KR102647120B1 - 도전성 입자, 도전 재료 및 접속 구조체 - Google Patents
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Abstract
전극 사이의 접속 저항을 효과적으로 낮게 할 수 있고, 또한 자성 응집을 효과적으로 억제할 수 있는 도전성 입자를 제공한다. 본 발명에 따른 도전성 입자는 기재 입자와, 상기 기재 입자의 표면 상에 배치된 도전부를 구비하고, 잔류 자화의 포화 자화에 대한 비가 0.6 이하이다.
Description
본 발명은, 기재 입자의 표면 상에 도전부가 배치되어 있는 도전성 입자에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 도전성 입자를 사용한 도전 재료 및 접속 구조체에 관한 것이다.
이방성 도전 페이스트 및 이방성 도전 필름 등의 이방성 도전 재료가 널리 알려져 있다. 해당 이방성 도전 재료에서는 결합제 수지 중에 도전성 입자가 분산되어 있다. 또한 도전성 입자로서, 도전층의 표면에 절연 처리가 실시된 도전성 입자가 사용되는 경우가 있다.
상기 이방성 도전 재료는 각종 접속 구조체를 얻기 위해 사용되고 있다. 상기 이방성 도전 재료를 사용하는 접속으로서는, 예를 들어 플렉시블 프린트 기판과 유리 기판의 접속(FOG(Film on Glass)), 반도체 칩과 플렉시블 프린트 기판의 접속(COF(Chip on Film)), 반도체 칩과 유리 기판의 접속(COG(Chip on Glass)), 그리고 플렉시블 프린트 기판과 유리 에폭시 기판의 접속(FOB(Film on Board)) 등을 들 수 있다.
상기 도전성 입자의 일례로서, 하기의 특허문헌 1에는 도금층을 갖는 모(母)입자와, 해당 모입자의 표면을 피복하는 절연성 자(子)입자를 구비하는 도전 입자가 개시되어 있다. 상기 모입자는 플라스틱 핵체의 표면이 상기 도금층에 의해 피복된 입자이다. 상기 도금층은 니켈/인 합금층을 적어도 갖는다. 상기 모입자의 입경은 2.0㎛ 이상 3.0㎛ 이하이다. 상기 모입자의 포화 자화는 45emu/㎤ 이하이다. 상기 절연성 자입자의 입경은 180㎚ 이상 500㎚ 이하이다.
상기 특허문헌 1에서는, 상기 모입자의 포화 자화는 45emu/㎤ 이하이다. 그러나, 특허문헌 1에서는 포화 자화를 특정한 범위로 제어하는 것이 기재되어 있는 것에 그치고, 잔류 자화에 대해서는 전혀 기재되어 있지 않다.
종래의 도전성 입자는 도금 등에 의해 니켈 등의 도전성의 금속을 표면에 갖고, 전극 사이의 전기적인 접속에 사용된다. 또한, 종래의 도전성 입자에서는 자성을 갖는 니켈 등의 금속이 주변 환경이나 제조 공정 등에서 자화되고, 도전성 입자가 응집(자성 응집)하는 경우가 있다. 상기 과제를 해결하는 방법으로서는, 특허문헌 1 등에 기재되어 있는 바와 같이 도금층에 인을 함유시켜 포화 자화를 저감시키는 방법 등을 들 수 있다. 그러나, 도금층의 인 함유율이 높아지면 도전성 입자의 저항값이 현저히 상승하고, 해당 도전성 입자를 사용하여 전극 사이를 전기적으로 접속하면, 전극 사이의 접속 저항도 높아지는 경우가 있다.
또한, 종래의 도전성 입자에서는 포화 자화를 저감시킬 수 있지만, 잔류 자화를 충분히 저감시키는 것이 곤란한 경우가 있다. 도전성 입자의 자성 응집을 억제하기 위해서는, 포화 자화를 저감시킬뿐만 아니라 잔류 자화도 저감시킬 필요가 있다. 종래의 도전성 입자에서는 전극 사이의 접속 저항을 낮게 하는 것과, 자성 응집을 억제하는 것을 양립시키는 것이 곤란하다.
본 발명의 목적은 전극 사이의 접속 저항을 효과적으로 낮게 할 수 있고, 또한 자성 응집을 효과적으로 억제할 수 있는 도전성 입자를 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 목적은 상기 도전성 입자를 사용한 도전 재료 및 접속 구조체를 제공하는 것이다.
본 발명의 넓은 국면에 의하면, 기재 입자와, 상기 기재 입자의 표면 상에 배치된 도전부를 구비하고, 잔류 자화의 포화 자화에 대한 비가 0.6 이하인 도전성 입자가 제공된다.
본 발명에 따른 도전성 입자의 어떤 특정한 국면에서는, 상기 잔류 자화가 0.02A/m 이하이다.
본 발명에 따른 도전성 입자의 어떤 특정한 국면에서는, 상기 도전부의 외표면 상에 배치된 연질 자성체부를 구비한다.
본 발명에 따른 도전성 입자의 어떤 특정한 국면에서는, 상기 도전부와 상기 연질 자성체부 사이에 배치된 절연부를 구비하고, 상기 연질 자성체부가 상기 절연부를 통하여 상기 도전부의 외표면 상에 배치되어 있다.
본 발명에 따른 도전성 입자의 어떤 특정한 국면에서는, 상기 도전부와 상기 연질 자성체부의 이격되어 있는 거리가 10㎚ 이상 500㎚ 이하이다.
본 발명에 따른 도전성 입자의 어떤 특정한 국면에서는, 상기 도전성 입자는 상기 연질 자성체부를 복수 구비하고, 복수의 상기 연질 자성체부가 이격되어 상기 도전부의 외표면 상에 배치되어 있다.
본 발명에 따른 도전성 입자의 어떤 특정한 국면에서는, 상기 도전부의 표면적 전체에서 차지하는 상기 도전부의 표면의 상기 연질 자성체부에 의해 덮여 있는 부분의 면적이 30％ 이상이다.
본 발명에 따른 도전성 입자의 어떤 특정한 국면에서는, 상기 도전부의 표면적 전체에서 차지하는 상기 도전부의 표면의 상기 연질 자성체부에 의해 덮여 있는 부분의 면적이 40％ 이상이다.
본 발명에 따른 도전성 입자의 어떤 특정한 국면에서는, 상기 도전성 입자는, 상기 도전부의 외표면 상에 배치된 복수의 절연성 입자를 구비한다.
본 발명의 넓은 국면에 의하면, 상술한 도전성 입자와 결합제 수지를 포함하는 도전 재료가 제공된다.
본 발명의 넓은 국면에 의하면, 제1 전극을 표면에 갖는 제1 접속 대상 부재와, 제2 전극을 표면에 갖는 제2 접속 대상 부재와, 상기 제1 접속 대상 부재와 상기 제2 접속 대상 부재를 접속하고 있는 접속부를 구비하고, 상기 접속부의 재료가 상술한 도전성 입자이거나, 또는 상기 도전성 입자와 결합제 수지를 포함하는 도전 재료이며, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극이 상기 도전성 입자에 있어서의 상기 도전부에 의해 전기적으로 접속되어 있는 접속 구조체가 제공된다.
본 발명에 따른 도전성 입자는 기재 입자와, 상기 기재 입자의 표면 상에 배치된 도전부를 구비한다. 본 발명에 따른 도전성 입자에서는 잔류 자화의 포화 자화에 대한 비가 0.6 이하이다. 본 발명에 따른 도전성 입자에서는 상기 구성이 구비되어 있으므로, 전극 사이의 접속 저항을 효과적으로 낮게 할 수 있고, 또한 자성 응집을 효과적으로 억제할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 도전성 입자를 나타내는 단면도이다.
도 2는, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 도전성 입자를 나타내는 단면도이다.
도 3은, 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 도전성 입자를 나타내는 단면도이다.
도 4는, 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 도전성 입자를 나타내는 단면도이다.
도 5는, 본 발명의 제5 실시 형태에 따른 도전성 입자를 나타내는 단면도이다.
도 6은, 본 발명의 제6 실시 형태에 따른 도전성 입자를 나타내는 단면도이다.
도 7은, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 도전성 입자를 사용한 접속 구조체를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 도전성 입자를 나타내는 단면도이다.
도 3은, 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 도전성 입자를 나타내는 단면도이다.
도 4는, 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 도전성 입자를 나타내는 단면도이다.
도 5는, 본 발명의 제5 실시 형태에 따른 도전성 입자를 나타내는 단면도이다.
도 6은, 본 발명의 제6 실시 형태에 따른 도전성 입자를 나타내는 단면도이다.
도 7은, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 도전성 입자를 사용한 접속 구조체를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
이하, 본 발명의 상세를 설명한다.
(도전성 입자)
본 발명에 따른 도전성 입자는 기재 입자와, 상기 기재 입자의 표면 상에 배치된 도전부를 구비한다. 본 발명에 따른 도전성 입자에서는 잔류 자화의 포화 자화에 대한 비가 0.6 이하이다.
본 발명에 따른 도전성 입자에서는 상기 구성이 구비되어 있으므로, 전극 사이의 접속 저항을 효과적으로 낮게 할 수 있고, 또한 자성 응집을 효과적으로 억제할 수 있다.
종래의 도전성 입자에서는, 자성을 갖는 니켈 등의 금속이 주변 환경이나 제조 공정 등에서 자화되고, 도전성 입자가 응집(자성 응집)하는 경우가 있다. 도전성 입자의 응집(자성 응집)을 억제하는 방법으로서는, 도금층에 인을 함유시켜 포화 자화를 저감시키는 방법 등을 들 수 있다. 그러나 도금층의 인 함유율이 높아지면, 도전성 입자의 저항값이 현저히 상승하고, 상기 도전성 입자를 사용하여 전극 사이를 전기적으로 접속하면, 전극 사이의 접속 저항도 높아지는 경우가 있다.
또한, 종래의 도전성 입자에서는 포화 자화를 저감시켜도 잔류 자화가 충분히 저감되지 않는 경우가 있다. 본 발명자는 도전성 입자의 자성 응집을 억제하기 위해서는, 잔류 자화를 저감시킬 필요가 있다는 것을 알아내었다. 종래의 도전성 입자에서는 전극 사이의 접속 저항을 낮게 하는 것과, 자성 응집을 억제하는 것을 양립시키는 것이 곤란한 경우가 있다.
본 발명자들은 특정한 도전성 입자를 사용함으로써 전극 사이의 접속 저항을 낮게 하는 것과, 도전성 입자의 자성 응집을 억제하는 것의 양쪽을 양립시킬 수 있다는 것을 알아내었다. 본 발명에서는 상기 구성이 구비되어 있으므로, 전극 사이의 접속 저항을 효과적으로 낮게 할 수 있고, 또한 도전성 입자의 자성 응집을 효과적으로 억제할 수 있다.
본 발명에서는 상기와 같은 효과를 얻기 위해서 특정한 도전성 입자를 사용하는 것은 크게 기여한다.
전극 사이의 접속 저항을 효과적으로 낮게 하고, 또한 자성 응집을 효과적으로 억제한다는 관점에서, 본 발명에 따른 도전성 입자에서는 잔류 자화의 포화 자화에 대한 비(잔류 자화/포화 자화)가 0.6 이하이다. 상기 비(잔류 자화/포화 자화)는 바람직하게는 0.5 이하, 보다 바람직하게는 0.3 이하, 가장 바람직하게는 0.0이다. 전극 사이의 접속 저항을 한층 더 효과적으로 낮게 하고, 또한 자성 응집을 한층 더 효과적으로 억제한다는 관점에서, 상기 비(잔류 자화/포화 자화)는 0.0에 가까울수록 바람직하다. 상기 비(잔류 자화/포화 자화)가 상기 상한 이하이면, 전극 사이의 접속 저항을 한층 더 효과적으로 낮게 할 수 있고, 또한 자성 응집을 한층 더 효과적으로 억제할 수 있다. 또한, 상기 비(잔류 자화/포화 자화)의 하한은 특별히 한정되지 않는다. 상기 비(잔류 자화/포화 자화)는 예를 들어 0.001 이상인 것이 바람직하고, 0.01 이상인 것이 보다 바람직하다.
자성 응집을 한층 더 효과적으로 억제한다는 관점에서는, 상기 도전성 입자의 잔류 자화는 0.02A/m(20emu/㎤) 이하인 것이 바람직하다. 상기 잔류 자화는 바람직하게는 0.015A/m(15emu/㎤) 이하, 보다 바람직하게는 0.01A/m(10emu/㎤) 이하, 더욱 바람직하게는 0.005A/m(5emu/㎤) 이하이고, 가장 바람직하게는 0.0000A/m(0.0emu/㎤)이다. 자성 응집을 한층 더 효과적으로 억제한다는 관점에서, 상기 잔류 자화는 0.0000A/m(0.0emu/㎤)에 가까울수록 바람직하다. 상기 잔류 자화가 상기 상한 이하이면, 전극 사이의 접속 저항을 한층 더 효과적으로 낮게 할 수 있고, 또한 자성 응집을 한층 더 효과적으로 억제할 수 있다. 또한, 상기 도전성 입자의 잔류 자화의 하한은 특별히 한정되지 않는다. 상기 잔류 자화는, 예를 들어 0.0001A/m(0.1emu/㎤) 이상인 것이 바람직하다.
상기 도전성 입자의 잔류 자화는, 예를 들어 후술하는 연질 자성체부에 의한 피복률을 조정함으로써 제어할 수 있다. 예를 들어 연질 자성체부에 의한 피복률을 크게 하면, 상기 잔류 자화를 작게 할 수 있고, 또한 연질 자성체부에 의한 피복률을 작게 하면, 상기 잔류 자화를 크게 할 수 있다.
자성 응집을 한층 더 효과적으로 억제한다는 관점에서는, 상기 도전성 입자의 포화 자화는 0.2A/m(200emu/㎤) 이하인 것이 바람직하다. 상기 포화 자화는 바람직하게는 0.1A/m(100emu/㎤) 이하, 보다 바람직하게는 0.08A/m(80emu/㎤) 이하, 더욱 바람직하게는 0.05A/m(50emu/㎤) 이하이다. 상기 포화 자화가 상기 상한 이하이면, 자성 응집을 한층 더 효과적으로 억제할 수 있다. 집자력의 관점에서는, 상기 도전성 입자의 포화 자화는 0.001A/m(1emu/㎤) 이상인 것이 바람직하다. 상기 포화 자화는 바람직하게는 0.005A/m(5emu/㎤) 이상, 보다 바람직하게는 0.01A/m(10emu/㎤) 이상, 더욱 바람직하게는 0.015A/m(15emu/㎤) 이상이다. 상기 포화 자화가 상기 하한 이상이면, 외부 자장에 의해 이방 도전 재료 중의 도전성 입자를 효율적으로 배열시킬 수 있다.
상기 도전성 입자의 포화 자화는 예를 들어 도전층 또는 도전부의 두께를 조정함으로써 제어할 수 있다. 예를 들어 도전층 또는 도전부의 두께를 두껍게 하면, 상기 포화 자화를 크게 할 수 있고, 또한 도전층 또는 도전부의 두께를 얇게 하면, 상기 포화 자화를 작게 할 수 있다.
상기 도전성 입자의 잔류 자화 및 포화 자화는 진동 시료형 자력계(도에이 가가쿠 산교사제 「PV-300-5」)를 사용하여 측정할 수 있다. 구체적으로는, 이하와 같이 하여 측정할 수 있다.
니켈 분말을 봉입한 캡슐을 장치의 교정 시료로서 사용하고, 진동 시료형 자력계의 교정을 행한다. 이어서 도전성 입자를 캡슐에 칭량하고, 샘플 홀더에 설치한다. 해당 샘플 홀더를 자력계 본체에 설치하고, 온도 20℃(정온), 최대 인가 자계 20kOe, 속도 3분/loop의 조건하에서의 측정에 의해 자화 곡선을 얻는다. 얻어진 자화 곡선으로부터 잔류 자화 및 포화 자화(A/m)를 구한다.
상기 도전성 입자의 입경은 바람직하게는 0.5㎛ 이상, 보다 바람직하게는 1㎛ 이상이며, 바람직하게는 100㎛ 이하, 보다 바람직하게는 60㎛ 이하, 한층 더 바람직하게는 30㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 10㎛ 이하, 특히 바람직하게는 5㎛ 이하이다. 상기 도전성 입자의 입경이 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 상기 도전성 입자를 사용하여 전극 사이를 접속한 경우에 도전성 입자와 전극의 접촉 면적이 충분히 커지게 되고, 또한 도전부를 형성할 때 응집된 도전성 입자가 형성되기 어려워진다. 또한, 도전성 입자를 통하여 접속된 전극 사이의 간격이 너무 커지지 않고, 또한 도전부가 기재 입자의 표면으로부터 박리되기 어려워진다.
상기 도전성 입자의 입경은 평균 입경인 것이 바람직하고, 수 평균 입경인 것이 보다 바람직하다. 도전성 입자의 입경은, 예를 들어 임의의 도전성 입자 50개를 전자 현미경 또는 광학 현미경으로 관찰하고, 각 도전성 입자의 입경의 평균값을 산출하거나, 레이저 회절식 입도 분포 측정을 행하거나 함으로써 구해진다. 전자 현미경 또는 광학 현미경에 의한 관찰에서는, 1개당의 도전성 입자의 입경은 원 상당 직경에서의 입경으로서 구해진다. 전자 현미경 또는 광학 현미경에 의한 관찰에 있어서, 임의의 50개의 도전성 입자의 원 상당 직경에서의 평균 입경은 구 상당 직경에서의 평균 입경과 거의 동등해진다. 레이저 회절식 입도 분포 측정에서는, 1개당의 도전성 입자의 입경은 구 상당 직경에서의 입경으로서 구해진다. 상기 도전성 입자의 입경은 레이저 회절식 입도 분포 측정에 의해 산출하는 것이 바람직하다.
상기 도전성 입자의 입경의 변동 계수(CV값)는 바람직하게는 10％ 이하, 보다 바람직하게는 5％ 이하이다. 상기 도전성 입자의 입경의 변동 계수가 상기 상한 이하이면, 전극 사이의 도통 신뢰성 및 절연 신뢰성을 한층 더 효과적으로 높일 수 있다.
상기 변동 계수(CV값)는 이하와 같이 하여 측정할 수 있다.
CV값(％)=(ρ/Dn)×100
ρ: 도전성 입자의 입경의 표준 편차
Dn: 도전성 입자의 입경의 평균값
상기 도전성 입자의 형상은 특별히 한정되지 않는다. 상기 도전성 입자의 형상은 구상이어도 되고, 편평상 등의 구 형상 이외의 형상이어도 된다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명한다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 도전성 입자를 나타내는 단면도이다.
도 1에 도시한 도전성 입자(1)는 기재 입자(2)와 도전부(3)를 구비한다. 도전성 입자(1)에 있어서 도전부(3)는 도전층이다. 도전부(3)는 기재 입자(2)의 표면을 덮고 있다. 도전성 입자(1)는 기재 입자(2)의 표면이 도전부(3)에 의해 피복된 피복 입자이다. 도전성 입자(1)는 표면에 도전부(3)를 갖는다. 도전성 입자(1)에서 도전부(3)는 단층의 도전부(도전층)이다. 상기 도전성 입자에서는, 상기 도전부가 상기 기재 입자의 표면의 전체를 덮고 있어도 되며, 상기 도전부가 상기 기재 입자의 표면의 일부를 덮고 있어도 된다. 상기 도전성 입자에서 상기 도전부는 단층의 도전부여도 되며, 2층 이상의 층으로 구성되는 다층의 도전부여도 된다.
도전성 입자(1)는 후술하는 도전성 입자(51)와는 달리, 코어 물질을 갖지 않는다. 도전성 입자(1)는 도전성의 표면에 돌기를 갖지 않고, 도전부(3)의 외표면에 돌기를 갖지 않는다. 도전성 입자(1)는 구상이다. 단, 도전성 입자(1)는 코어 물질을 갖고 있어도 되고, 도전성의 표면에 돌기를 갖고 있어도 되며, 도전부(3)의 외표면에 돌기를 갖고 있어도 된다.
상기 도전성 입자는 도전성의 표면에 돌기를 갖지 않아도 되고, 도전부의 외표면에 돌기를 갖지 않아도 되며, 구상이어도 된다. 또한, 도전성 입자(1)는 후술하는 도전성 입자(11, 21, 41, 51)와는 달리, 절연성 입자를 갖지 않는다. 단, 도전성 입자(1)는 도전부(3)의 외표면 상에 배치된 절연성 입자를 가져도 된다.
도 2는, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 도전성 입자를 나타내는 단면도이다.
도 2에 도시한 도전성 입자(11)는 기재 입자(2)와, 도전부(3)와, 연질 자성체부(12)와, 절연성 입자(13)를 구비한다. 절연성 입자(13)는 절연성을 갖는 재료에 의해 형성되어 있다.
도전성 입자(11)는 도전성 입자(1)와는 달리, 연질 자성체부(12) 및 절연성 입자(13)를 갖는다. 도전성 입자(11)는 연질 자성체부(12)와 접촉하지 않는 절연성 입자(13)를 포함한다.
상기 도전성 입자는 연질 자성체부를 갖고 있어도 되고, 연질 자성체부를 갖지 않아도 된다. 상기 도전성 입자는 절연성 입자를 갖고 있어도 되고, 절연성 입자를 갖지 않아도 된다. 상기 도전성 입자에서 상기 연질 자성체부는 상기 도전부의 외표면에 배치되어 있는 것이 바람직하다. 상기 연질 자성체부는 상기 도전부와 접촉하지 않는 것이 바람직하다. 상기 도전성 입자에서 상기 절연성 입자는 상기 도전부의 외표면 상에 배치되어 있는 것이 바람직하다.
도 3은, 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 도전성 입자를 나타내는 단면도이다.
도 3에 도시한 도전성 입자(21)는 기재 입자(2)와, 도전부(3)와, 연질 자성체부(12)와, 절연성 입자(13)를 구비한다.
도전성 입자(21)는 도전성 입자(11)와는 달리, 연질 자성체부(12)의 표면을 피복하고 있는 절연부(22)를 갖는다. 도전성 입자(21)는 연질 자성체부(12)와 접촉하지 않는 절연성 입자(13)를 포함한다. 도전성 입자(21)는 절연부(22)와 접촉하지 않는 절연성 입자(13)를 포함한다.
절연부(22)는 절연성을 갖는 재료이다. 도전성 입자(21)에서 절연부(22)는 연질 자성체부(12)의 표면의 전부를 덮고 있다. 따라서, 도전부(3)와 연질 자성체부(12) 사이에 절연부(22)가 배치되어 있다. 연질 자성체부(12)는 도전부(3)와 접촉하지 않는다. 상기 절연부는 상기 연질 자성체부의 표면의 적어도 일부를 덮고 있으면 되며, 상기 연질 자성체부의 표면의 전부를 덮지 않아도 된다. 상기 도전성 입자에서 상기 연질 자성체부는 상기 도전부의 외표면 상에 배치되어 있는 것이 바람직하다. 상기 연질 자성체부는 상기 절연부를 통하여 상기 도전부의 외표면 상에 배치되어 있는 것이 바람직하다. 상기 절연부는 상기 도전부와 상기 연질 자성체부 사이에 배치되어 있는 것이 바람직하다. 상기 도전성 입자는 절연성 입자를 갖고 있어도 되고, 절연성 입자를 갖지 않아도 된다.
도 4는, 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 도전성 입자를 나타내는 단면도이다.
도 4에 도시한 도전성 입자(31)는 기재 입자(2)와, 도전부(3)와, 연질 자성체부(12)를 구비한다.
도전성 입자(31)는 도전성 입자(11)와는 달리, 도전부(3)의 표면을 피복하고 있는 절연부(32)를 갖는다.
절연부(32)는 절연성을 갖는 재료이다. 도전성 입자(31)에서 절연부(32)는 도전부(3)의 표면의 전부를 덮고 있다. 따라서, 도전부(3)와 연질 자성체부(12) 사이에 절연부(32)가 배치되어 있다. 연질 자성체부(12)는 도전부(3)와 접촉하지 않는다. 상기 절연부는 상기 도전부의 표면의 적어도 일부를 덮고 있으면 되며, 상기 도전부의 표면의 전부를 덮지 않아도 된다. 상기 도전성 입자에서 상기 연질 자성체부는 상기 절연부를 통하여 상기 도전부의 외표면에 배치되어 있는 것이 바람직하다. 상기 절연부는 상기 도전부와 상기 연질 자성체부 사이에 배치되어 있는 것이 바람직하다. 상기 도전성 입자는 상기 도전부의 외표면 상에 배치된 절연성 입자를 갖고 있어도 된다.
도 5는, 본 발명의 제5 실시 형태에 따른 도전성 입자를 나타내는 단면도이다.
도 5에 도시한 도전성 입자(41)는 기재 입자(2)와, 도전부(3)와, 연질 자성체부(12)와, 절연성 입자(13)를 구비한다.
도전성 입자(41)는 도전성 입자(11)와는 달리, 도전부(3)의 외표면 상에 배치된 절연부(42)를 갖는다. 도전성 입자(41)는 연질 자성체부(12)와 접촉하지 않는 절연성 입자(13)를 포함한다. 도전성 입자(41)는 절연부(42)와 접촉하지 않는 절연성 입자(13)를 포함한다.
절연부(42)는 절연성을 갖는 재료이다. 도전성 입자(41)에서 절연부(42)는 절연성 입자이다. 도전성 입자(41)에서는 도전부(3)의 외표면 상에 절연부(42)가 배치되어 있고, 절연부(42)의 외표면 상에 연질 자성체부(12)가 배치되어 있다. 따라서, 도전부(3)와 연질 자성체부(12) 사이에 절연부(42)가 배치되어 있다. 연질 자성체부(12)는 도전부(3)와 접촉하지 않는다. 상기 절연부는 상기 도전부의 표면의 적어도 일부를 덮고 있으면 되며, 상기 도전부의 표면의 전부를 덮지 않아도 된다. 상기 도전성 입자에서 상기 연질 자성체부는 상기 절연부를 통하여 상기 도전부의 외표면에 배치되어 있는 것이 바람직하다. 상기 절연부는 상기 도전부와 상기 연질 자성체부 사이에 배치되어 있는 것이 바람직하다. 상기 도전성 입자는 절연성 입자를 갖고 있어도 되고, 절연성 입자를 갖지 않아도 된다.
도 6은, 본 발명의 제6 실시 형태에 따른 도전성 입자를 나타내는 단면도이다.
도 6에 도시한 도전성 입자(51)는 기재 입자(2)와, 도전부(61)와, 연질 자성체부(12)와, 절연성 입자(13)를 구비한다.
도전성 입자(51)는 도전성 입자(21)와는 달리, 기재 입자(2)의 표면 상에 배치된 복수의 코어 물질(62)을 갖는다. 도전부(61)는 기재 입자(2)와 코어 물질(62)을 피복하고 있다. 코어 물질(62)을 도전부(61)가 피복하고 있음으로써, 도전성 입자(51)는 표면에 복수의 돌기(63)를 갖는다. 도전성 입자(51)에서는 코어 물질(62)에 의해 도전부(61)의 표면이 융기되어 있고, 복수의 돌기(63)가 형성되어 있다. 상기 도전성 입자에서는, 상기 돌기를 형성하기 위해서 상기 코어 물질을 사용해도 되고, 상기 코어 물질을 사용하지 않아도 된다. 상기 도전성 입자에서는 상기 코어 물질을 갖지 않아도 된다.
이하, 도전성 입자의 다른 상세에 대하여 설명한다.
기재 입자:
상기 기재 입자로서는, 수지 입자, 금속 입자를 제외한 무기 입자, 유기 무기 하이브리드 입자 및 금속 입자 등을 들 수 있다. 상기 기재 입자는 금속 입자를 제외한 기재 입자인 것이 바람직하고, 수지 입자, 금속 입자를 제외한 무기 입자 또는 유기 무기 하이브리드 입자인 것이 보다 바람직하다. 상기 기재 입자는 코어와, 해당 코어의 표면 상에 배치된 셸을 구비하는 코어 셸 입자여도 된다. 상기 코어가 유기 코어여도 되며, 상기 셸이 무기 셸이어도 된다.
상기 수지 입자의 재료로서 다양한 유기물이 적합하게 사용된다. 상기 수지 입자의 재료로서는, 예를 들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 폴리이소부틸렌 및 폴리부타디엔 등의 폴리올레핀 수지; 폴리메틸메타크릴레이트 및 폴리메틸아크릴레이트 등의 아크릴 수지; 폴리카르보네이트, 폴리아미드, 페놀포름알데히드 수지, 멜라민포름알데히드 수지, 벤조구아나민포름알데히드 수지, 요소포름알데히드 수지, 페놀 수지, 멜라민 수지, 벤조구아나민 수지, 요소 수지, 에폭시 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 포화 폴리에스테르 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리술폰, 폴리페닐렌옥시드, 폴리아세탈, 폴리이미드, 폴리아미드이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르술폰, 디비닐벤젠 중합체, 그리고 디비닐벤젠계 공중합체 등을 들 수 있다. 상기 디비닐벤젠계 공중합체로서는, 디비닐벤젠-스티렌 공중합체 및 디비닐벤젠-(메트)아크릴산에스테르 공중합체 등을 들 수 있다. 상기 수지 입자의 경도를 적합한 범위로 용이하게 제어할 수 있으므로, 상기 수지 입자의 재료는 에틸렌성 불포화기를 갖는 중합성 단량체를 1종 또는 2종 이상 중합시킨 중합체인 것이 바람직하다.
상기 수지 입자를 에틸렌성 불포화기를 갖는 중합성 단량체를 중합시켜 얻는 경우에는, 해당 에틸렌성 불포화기를 갖는 중합성 단량체로서 비가교성의 단량체와 가교성의 단량체를 들 수 있다.
상기 비가교성의 단량체로서는, 예를 들어 스티렌 및 α-메틸스티렌 등의 스티렌계 단량체; (메트)아크릴산, 말레산 및 무수 말레산 등의 카르복실기 함유 단량체; 메틸(메트)아크릴레이트, 에틸(메트)아크릴레이트, 프로필(메트)아크릴레이트, 부틸(메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메트)아크릴레이트, 라우릴(메트)아크릴레이트, 세틸(메트)아크릴레이트, 스테아릴(메트)아크릴레이트, 시클로헥실(메트)아크릴레이트 및 이소보르닐(메트)아크릴레이트 등의 알킬(메트)아크릴레이트 화합물; 2-히드록시에틸(메트)아크릴레이트, 글리세롤(메트)아크릴레이트, 폴리옥시에틸렌(메트)아크릴레이트 및 글리시딜(메트)아크릴레이트 등의 산소 원자 함유 (메트)아크릴레이트 화합물; (메트)아크릴로니트릴 등의 니트릴 함유 단량체; 메틸비닐에테르, 에틸비닐에테르 및 프로필비닐에테르 등의 비닐에테르 화합물; 아세트산비닐, 부티르산비닐, 라우르산비닐 및 스테아르산비닐 등의 산 비닐에스테르 화합물; 에틸렌, 프로필렌, 이소프렌 및 부타디엔 등의 불포화 탄화수소; 트리플루오로메틸(메트)아크릴레이트, 펜타플루오로에틸(메트)아크릴레이트, 염화비닐, 불화비닐 및 클로로스티렌 등의 할로겐 함유 단량체 등을 들 수 있다.
상기 가교성의 단량체로서는, 예를 들어 테트라메틸올메탄테트라(메트)아크릴레이트, 테트라메틸올메탄트리(메트)아크릴레이트, 테트라메틸올메탄디(메트)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨펜타(메트)아크릴레이트, 글리세롤트리(메트)아크릴레이트, 글리세롤디(메트)아크릴레이트, (폴리)에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트, (폴리)프로필렌글리콜디(메트)아크릴레이트, (폴리)테트라메틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트 및 1,4-부탄디올디(메트)아크릴레이트 등의 다관능 (메트)아크릴레이트 화합물; 트리알릴(이소)시아누레이트, 트리알릴트리멜리테이트, 디비닐벤젠, 디알릴프탈레이트, 디알릴아크릴아미드, 디알릴에테르, 그리고 γ-(메트)아크릴옥시프로필트리메톡시실란, 트리메톡시실릴스티렌 및 비닐트리메톡시실란 등의 실란 함유 단량체 등을 들 수 있다.
「(메트)아크릴레이트」는 「아크릴레이트」와 「메타크릴레이트」 중 한쪽 또는 양쪽을 의미한다. 「(메트)아크릴」은 「아크릴」과 「메타크릴」 중 한쪽 또는 양쪽을 의미한다. 「(메트)아크릴로일」은 「아크릴로일」과 「메타크릴로일」 중 한쪽 또는 양쪽을 의미한다.
상기 에틸렌성 불포화기를 갖는 중합성 단량체를 공지된 방법에 의해 중합 시킴으로써, 상기 수지 입자를 얻을 수 있다. 이 방법으로서는, 예를 들어 라디칼 중합 개시제의 존재하에서 현탁 중합하는 방법, 그리고 비가교의 종 입자를 사용하여 라디칼 중합 개시제와 함께 단량체를 팽윤시켜 중합하는 방법 등을 들 수 있다.
상기 기재 입자가 금속을 제외한 무기 입자 또는 유기 무기 하이브리드 입자인 경우에는, 기재 입자를 형성하기 위한 무기물로서 실리카, 알루미나, 티타늄산바륨, 지르코니아 및 카본 블랙 등을 들 수 있다. 상기 무기물은 금속이 아닌 것이 바람직하다. 상기 실리카에 의해 형성된 입자로서는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 가수분해성의 알콕시실릴기를 2개 이상 갖는 규소 화합물을 가수분해하여 가교 중합체 입자를 형성한 후에, 필요에 따라 소성을 행함으로써 얻어지는 입자를 들 수 있다. 상기 유기 무기 하이브리드 입자로서는, 예를 들어 가교된 알콕시실릴 폴리머와 아크릴 수지에 의해 형성된 유기 무기 하이브리드 입자 등을 들 수 있다.
상기 유기 무기 하이브리드 입자는 코어와, 해당 코어의 표면 상에 배치된 셸을 갖는 코어 셸형의 유기 무기 하이브리드 입자인 것이 바람직하다. 상기 코어가 유기 코어인 것이 바람직하다. 상기 셸이 무기 셸인 것이 바람직하다. 전극 사이의 접속 저항을 효과적으로 낮게 한다는 관점에서, 상기 기재 입자는 유기 코어와 상기 유기 코어의 표면 상에 배치된 무기 셸을 갖는 유기 무기 하이브리드 입자인 것이 바람직하다.
상기 유기 코어의 재료로서는, 상술한 수지 입자의 재료 등을 들 수 있다.
상기 무기 셸의 재료로서는, 상술한 기재 입자의 재료로서 예로 든 무기물을 들 수 있다. 상기 무기 셸의 재료는 실리카인 것이 바람직하다. 상기 무기 셸은 상기 코어의 표면 상에서 금속 알콕시드를 졸겔법에 의해 셸상 물로 한 후, 해당 셸상 물을 소성시킴으로써 형성되어 있는 것이 바람직하다. 상기 금속 알콕시드는 실란알콕시드인 것이 바람직하다. 상기 무기 셸은 실란알콕시드에 의해 형성되어 있는 것이 바람직하다.
상기 기재 입자가 금속 입자인 경우에, 해당 금속 입자의 재료인 금속으로서는 은, 구리, 니켈, 규소, 금 및 티타늄 등을 들 수 있다.
상기 기재 입자의 입경은 바람직하게는 0.5㎛ 이상, 보다 바람직하게는 1㎛ 이상, 더욱 바람직하게는 2㎛ 이상이며, 바람직하게는 100㎛ 이하, 보다 바람직하게는 60㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 50㎛ 이하이다. 상기 기재 입자의 입경이 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 전극 사이의 간격이 작아지고, 또한 도전층의 두께를 두껍게 해도 작은 도전성 입자가 얻어진다. 또한 기재 입자의 표면에 도전부를 형성할 때 응집되기 어려워져, 응집된 도전성 입자가 형성되기 어려워진다.
상기 기재 입자의 입경은 2㎛ 이상 50㎛ 이하인 것이 특히 바람직하다. 상기 기재 입자의 입경이 2㎛ 이상 50㎛ 이하의 범위 내이면, 기재 입자의 표면에 도전부를 형성할 때 응집되기 어려워져, 응집된 도전성 입자가 형성되기 어려워진다.
상기 기재 입자의 입경은 기재 입자가 진구(眞球)상인 경우에는 직경을 나타내고, 기재 입자가 진구상이 아닌 경우에는 최대 직경을 나타낸다.
상기 기재 입자의 입경은 수 평균 입경을 나타낸다. 상기 기재 입자의 입경은 입도 분포 측정 장치 등을 사용하여 구해진다. 기재 입자의 입경은 임의의 기재 입자 50개를 전자 현미경 또는 광학 현미경으로 관찰하고, 평균값을 산출함으로써 구하는 것이 바람직하다. 도전성 입자에 있어서 상기 기재 입자의 입경을 측정하는 경우에는, 예를 들어 이하와 같이 하여 측정할 수 있다.
도전성 입자의 함유량이 30중량％가 되도록 Kulzer사제 「테크노비트 4000」에 첨가하고, 분산시켜, 도전성 입자 검사용 매립 수지를 제작한다. 검사용 매립 수지 중에 분산된 도전성 입자의 중심 부근을 통과하도록 이온 밀링 장치(히타치 하이테크놀러지즈사제 「IM4000」)를 사용하여 도전성 입자의 단면을 잘라낸다. 그리고, 전계 방사형 주사형 전자 현미경(FE-SEM)을 사용하여 화상 배율을 25000배로 설정하고, 50개의 도전성 입자를 무작위로 선택하여 각 도전성 입자의 기재 입자를 관찰한다. 각 도전성 입자에 있어서의 기재 입자의 입경을 계측하고, 그들을 산술 평균하여 기재 입자의 입경으로 한다.
도전부:
상기 도전부는 금속을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 도전부를 구성하는 금속은 특별히 한정되지 않는다. 상기 금속으로서는, 예를 들어 금, 은, 구리, 백금, 팔라듐, 아연, 납, 알루미늄, 코발트, 인듐, 니켈, 크롬, 티타늄, 안티몬, 비스무트, 게르마늄 및 카드뮴, 및 이들의 합금 등을 들 수 있다. 또한, 상기 금속으로서 주석 도핑 산화인듐(ITO)을 사용해도 된다. 상기 금속은 연질 자성체여도 된다. 상기 금속은 1종만이 사용되어도 되고, 2종 이상이 병용되어도 된다. 전극 사이의 접속 저항을 한층 더 낮게 한다는 관점에서는, 주석을 포함하는 합금, 니켈, 팔라듐, 구리 또는 금이 바람직하고, 니켈 또는 팔라듐이 보다 바람직하다. 또한 본 명세서에 있어서 도전부란, 도전부를 구성하는 재료와 동일한 재료를 사용하여 분체 시료를 제작하고, 미츠비시 가가쿠사제 「분체 저항률 측정 시스템」을 사용하여 해당 분체 시료의 체적 저항값을 측정했을 때, 해당 체적 저항값이 0.005Ω·㎝ 이하인 부분이라고 정의된다.
또한 도통 신뢰성을 효과적으로 높인다는 관점에서는, 상기 도전부 및 상기 도전부의 외표면 부분은 니켈을 포함하는 것이 바람직하다. 니켈을 포함하는 도전부 100중량％ 중의 니켈의 함유량은 바람직하게는 10중량％ 이상, 보다 바람직하게는 50중량％ 이상, 한층 더 바람직하게는 60중량％ 이상, 더욱 바람직하게는 70중량％ 이상, 특히 바람직하게는 90중량％ 이상이다. 상기 니켈을 포함하는 도전부 100중량％ 중의 니켈의 함유량은 97중량％ 이상이어도 되고, 97.5중량％ 이상이어도 되며, 98중량％ 이상이어도 된다.
또한, 도전부의 표면에는 산화에 의해 수산기가 존재하는 경우가 많다. 일반적으로, 니켈에 의해 형성된 도전부의 표면에는 산화에 의해 수산기가 존재한다. 이러한 수산기를 갖는 도전부의 표면(도전성 입자의 표면)에 화학 결합을 통하여 절연성 입자를 배치할 수 있다.
상기 도전부는 하나의 층에 의해 형성되어 있어도 된다. 상기 도전부는 복수의 층에 의해 형성되어 있어도 된다. 즉, 상기 도전부는 2층 이상의 적층 구조를 갖고 있어도 된다. 상기 도전부가 복수의 층에 의해 형성되어 있는 경우에는, 최외층을 구성하는 금속은 금, 니켈, 팔라듐, 구리 또는 주석과 은을 포함하는 합금인 것이 바람직하고, 금인 것이 보다 바람직하다. 최외층을 구성하는 금속이 이들 바람직한 금속인 경우에는, 전극 사이의 접속 저항이 한층 더 낮아진다. 또한, 최외층을 구성하는 금속이 금인 경우에는 내부식성이 한층 더 높아진다.
상기 기재 입자의 표면 상에 도전부를 형성하는 방법은 특별히 한정되지 않는다. 상기 도전부를 형성하는 방법으로서는, 예를 들어 무전해 도금에 의한 방법, 전기 도금에 의한 방법, 물리적인 충돌에 의한 방법, 메카노케미컬 반응에 의한 방법, 물리적 증착 또는 물리적 흡착에 의한 방법, 그리고 금속 분말 혹은 금속 분말과 결합제를 포함하는 페이스트를 기재 입자의 표면에 코팅하는 방법 등을 들 수 있다. 상기 도전부를 형성하는 방법은 무전해 도금, 전기 도금 또는 물리적인 충돌에 의한 방법인 것이 바람직하다. 상기 물리적 증착에 의한 방법으로서는, 진공 증착, 이온 플레이팅 및 이온 스퍼터링 등의 방법을 들 수 있다. 또한 상기 물리적인 충돌에 의한 방법에서는, 예를 들어 시터 컴포저(토쿠주 코우사쿠쇼사제) 등이 사용된다.
상기 도전부의 두께는 바람직하게는 0.005㎛ 이상, 보다 바람직하게는 0.01㎛ 이상이고, 바람직하게는 10㎛ 이하, 보다 바람직하게는 1㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 0.3㎛ 이하이다. 상기 도전부의 두께가 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 충분한 도전성이 얻어지고, 또한 도전성 입자가 너무 딱딱해지지 않아 전극 사이의 접속 시에 도전성 입자를 충분히 변형시킬 수 있다.
상기 도전부가 복수의 층에 의해 형성되어 있는 경우에, 최외층의 도전부의 두께는 바람직하게는 0.001㎛ 이상, 보다 바람직하게는 0.01㎛ 이상이며, 바람직하게는 0.5㎛ 이하, 보다 바람직하게는 0.1㎛ 이하이다. 상기 최외층의 도전부의 두께가 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 최외층의 도전부가 균일해져 내부식성이 충분히 높아지고, 또한 전극 사이의 접속 저항을 충분히 낮게 할 수 있다.
상기 도전부의 두께는, 예를 들어 투과형 전자 현미경(TEM)을 사용하여 도전성 입자의 단면을 관찰함으로써 측정할 수 있다.
코어 물질:
상기 도전성 입자는 상기 도전부의 외표면에 복수의 돌기를 갖는 것이 바람직하다. 도전성 입자에 의해 접속되는 전극의 표면에는 산화 피막이 형성되어 있는 경우가 많다. 도전부의 표면에 돌기를 갖는 도전성 입자를 사용한 경우에는, 전극 사이에 도전성 입자를 배치하여 압착시킴으로써 돌기에 의해 상기 산화 피막을 효과적으로 배제할 수 있다. 이 때문에, 전극과 도전부가 한층 더 확실하게 접촉하여 전극 사이의 접속 저항이 한층 더 낮아진다. 또한 전극 사이의 접속 시에, 도전성 입자의 돌기에 의해 도전성 입자와 전극 사이의 절연성 입자를 효과적으로 배제할 수 있다. 이 때문에, 전극 사이의 도통 신뢰성이 한층 더 높아진다.
상기 돌기를 형성하는 방법으로서는, 기재 입자의 표면에 코어 물질을 부착시킨 후, 무전해 도금에 의해 도전부를 형성하는 방법, 그리고 기재 입자의 표면에 무전해 도금에 의해 도전부를 형성한 후, 코어 물질을 부착시키고, 추가로 무전해 도금에 의해 도전부를 형성하는 방법 등을 들 수 있다. 상기 돌기를 형성하는 다른 방법으로서는, 기재 입자의 표면 상에 제1 도전부를 형성한 후, 해당 제1 도전부 상에 코어 물질을 배치하고, 이어서 제2 도전부를 형성하는 방법, 그리고 기재 입자의 표면 상에 도전부(제1 도전부 또는 제2 도전부 등)를 형성하는 도중 단계에서 코어 물질을 첨가하는 방법 등을 들 수 있다. 또한 돌기를 형성하기 위해, 상기 코어 물질을 사용하지 않고 기재 입자에 무전해 도금에 의해 도전부를 형성한 후, 도전부의 표면 상에 돌기상으로 도금을 석출시키고, 추가로 무전해 도금에 의해 도전부를 형성하는 방법 등을 이용해도 된다.
기재 입자의 표면에 코어 물질을 부착시키는 방법으로서는, 예를 들어 기재 입자의 분산액 중에 코어 물질을 첨가하고, 기재 입자의 표면에 코어 물질을 반데르발스힘에 의해 집적시켜 부착시키는 방법, 그리고 기재 입자를 넣은 용기에 코어 물질을 첨가하고, 용기의 회전 등에 의한 기계적인 작용에 의해 기재 입자의 표면에 코어 물질을 부착시키는 방법 등을 들 수 있다. 부착시키는 코어 물질의 양을 제어한다는 관점에서, 기재 입자의 표면에 코어 물질을 부착시키는 방법은 분산액 중의 기재 입자의 표면에 코어 물질을 집적시켜 부착시키는 방법인 것이 바람직하다.
상기 코어 물질을 구성하는 물질로서는 도전성 물질 및 비도전성 물질을 들 수 있다. 상기 도전성 물질로서는, 예를 들어 금속, 금속의 산화물, 흑연 등의 도전성 비금속 및 도전성 폴리머 등을 들 수 있다. 상기 도전성 폴리머로서는 폴리아세틸렌 등을 들 수 있다. 상기 비도전성 물질로서는 실리카, 알루미나 및 지르코니아 등을 들 수 있다. 전극 사이의 도통 신뢰성을 한층 더 높인다는 관점에서는, 상기 코어 물질이 금속인 것이 바람직하다.
상기 금속은 특별히 한정되지 않는다. 상기 금속으로서는, 예를 들어 금, 은, 구리, 백금, 아연, 철, 납, 주석, 알루미늄, 코발트, 인듐, 니켈, 크롬, 티타늄, 안티몬, 비스무트, 게르마늄 및 카드뮴 등의 금속, 그리고 주석-납 합금, 주석-구리 합금, 주석-은 합금, 주석-납-은 합금 및 탄화텅스텐 등의 2종류 이상의 금속으로 구성되는 합금 등을 들 수 있다. 전극 사이의 도통 신뢰성을 한층 더 높인다는 관점에서, 상기 금속은 니켈, 구리, 은 또는 금이 바람직하다. 상기 금속은 상기 도전부(도전층)를 구성하는 금속과 동일해도 되고, 달라도 된다.
상기 코어 물질의 형상은 특별히 한정되지 않는다. 코어 물질의 형상은 괴상인 것이 바람직하다. 코어 물질로서는, 예를 들어 입자상의 덩어리, 복수의 미소 입자가 응집된 응집 덩어리 및 부정형의 덩어리 등을 들 수 있다.
상기 코어 물질의 평균 직경(평균 입경)은 바람직하게는 0.001㎛ 이상, 보다 바람직하게는 0.05㎛ 이상, 바람직하게는 0.9㎛ 이하, 보다 바람직하게는 0.2㎛ 이하이다. 상기 코어 물질의 평균 직경이 상기 하한 이상 및 상한 이하이면, 전극 사이의 접속 저항을 효과적으로 낮게 할 수 있다.
상기 코어 물질의 입경은 평균 입경인 것이 바람직하고, 수 평균 입경인 것이 보다 바람직하다. 코어 물질의 입경은, 예를 들어 임의의 코어 물질 50개를 전자 현미경 또는 광학 현미경으로 관찰하고, 각 코어 물질의 입경의 평균값을 산출하거나, 레이저 회절식 입도 분포 측정을 행하거나 함으로써 구해진다. 전자 현미경 또는 광학 현미경에 의한 관찰에서 1개당의 코어 물질의 입경은 원 상당 직경에서의 입경으로서 구해진다. 전자 현미경 또는 광학 현미경에 의한 관찰에 있어서, 임의의 50개의 코어 물질의 원 상당 직경에서의 평균 입경은 구 상당 직경에서의 평균 입경과 거의 동등해진다. 레이저 회절식 입도 분포 측정에서는, 1개당의 코어 물질의 입경은 구 상당 직경에서의 입경으로서 구해진다. 상기 코어 물질의 입경은 레이저 회절식 입도 분포 측정에 의해 산출하는 것이 바람직하다.
절연성 입자:
상기 도전성 입자는, 상기 도전부의 외표면 상에 배치된 복수의 절연성 입자를 구비하는 것이 바람직하다. 이 경우에는, 상기 도전성 입자를 전극 사이의 접속에 사용하면, 인접하는 전극 사이의 단락을 방지할 수 있다. 구체적으로는 복수의 도전성 입자가 접촉했을 때, 복수의 전극 사이에 절연성 입자가 존재하므로, 상하의 전극 사이가 아닌 횡방향으로 인접하는 전극 사이의 단락을 방지할 수 있다. 또한, 전극 사이의 접속 시에 2개의 전극에서 도전성 입자를 가압함으로써, 도전성 입자의 도전부와 전극 사이의 절연성 입자를 용이하게 배제할 수 있다. 또한, 도전부의 외표면에 복수의 돌기를 갖는 도전성 입자인 경우에는, 도전성 입자의 도전부와 전극 사이의 절연성 입자를 한층 더 용이하게 배제할 수 있다.
상기 절연성 입자의 재료로서는, 상술한 수지 입자의 재료, 및 상술한 기재 입자의 재료로서 예를 든 무기물 등을 들 수 있다. 상기 절연성 입자의 재료는 상술한 수지 입자의 재료인 것이 바람직하다. 상기 절연성 입자는 상술한 수지 입자 또는 상술한 유기 무기 하이브리드 입자인 것이 바람직하고, 수지 입자여도 되고, 유기 무기 하이브리드 입자여도 된다.
상기 절연성 입자의 다른 재료로서는, 폴리올레핀 화합물, (메트)아크릴레이트 중합체, (메트)아크릴레이트 공중합체, 블록 폴리머, 열가소성 수지, 열가소성 수지의 가교물, 열경화성 수지 및 수용성 수지 등을 들 수 있다. 상기 절연성 입자의 재료는 1종만이 사용되어도 되고, 2종 이상이 병용되어도 된다.
상기 폴리올레핀 화합물로서는, 폴리에틸렌, 에틸렌-아세트산비닐 공중합체 및 에틸렌-아크릴산에스테르 공중합체 등을 들 수 있다. 상기 (메트)아크릴레이트 중합체로서는, 폴리메틸(메트)아크릴레이트, 폴리도데실(메트)아크릴레이트 및 폴리스테아릴(메트)아크릴레이트 등을 들 수 있다. 상기 블록 폴리머로서는, 폴리스티렌, 스티렌-아크릴산에스테르 공중합체, SB형 스티렌-부타디엔 블록 공중합체 및SBS형 스티렌-부타디엔 블록 공중합체, 및 이들의 수소 첨가물 등을 들 수 있다. 상기 열가소성 수지로서는 비닐 중합체 및 비닐 공중합체 등을 들 수 있다. 상기 열경화성 수지로서는, 에폭시 수지, 페놀 수지 및 멜라민 수지 등을 들 수 있다. 상기 열가소성 수지의 가교물로서는, 폴리에틸렌글리콜메타크릴레이트, 알콕시화 트리메틸올프로판메타크릴레이트나 알콕시화 펜타에리트리톨메타크릴레이트 등의 도입을 들 수 있다. 상기 수용성 수지로서는, 폴리비닐알코올, 폴리아크릴산, 폴리아크릴아미드, 폴리비닐피롤리돈, 폴리에틸렌옥시드 및 메틸셀룰로오스 등을 들 수 있다. 또한, 중합도의 조정에 연쇄 이동제를 사용해도 된다. 연쇄 이동제로서는, 티올이나 사염화탄소 등을 들 수 있다.
상기 도전부의 표면 상에 상기 절연성 입자를 배치하는 방법으로서는, 화학적 방법 및 물리적 혹은 기계적 방법 등을 들 수 있다. 상기 화학적 방법으로서는, 예를 들어 계면 중합법, 입자 존재하에서의 현탁 중합법 및 유화 중합법 등을 들 수 있다. 상기 물리적 혹은 기계적 방법으로서는 스프레이 드라이, 하이브리다이제이션(hybridization), 정전 부착법, 분무법, 디핑 및 진공 증착에 의한 방법 등을 들 수 있다. 전극 사이를 전기적으로 접속한 경우에 절연 신뢰성 및 도통 신뢰성을 한층 더 효과적으로 높인다는 관점에서는, 상기 도전부의 표면 상에 상기 절연성 입자를 배치하는 방법은 물리적 방법인 것이 바람직하다.
상기 도전부의 외표면 및 상기 절연성 입자의 외표면은 각각, 반응성 관능기를 갖는 화합물에 의해 피복되어 있어도 된다. 상기 도전부의 외표면과 상기 절연성 입자의 외표면은 직접 화학 결합되어 있지 않아도 되고, 반응성 관능기를 갖는 화합물에 의해 간접적으로 화학 결합되어 있어도 된다. 상기 도전부의 외표면에 카르복실기를 도입한 후, 해당 카르복실기가 폴리에틸렌이민 등의 고분자 전해질을 통하여 절연성 입자의 외표면의 관능기와 화학 결합되어 있어도 상관없다.
상기 절연성 입자의 입경은 도전성 입자의 입경 및 도전성 입자의 용도 등에 따라 적절히 선택할 수 있다. 상기 절연성 입자의 입경은 바람직하게는 10㎚ 이상, 보다 바람직하게는 100㎚ 이상, 더욱 바람직하게는 300㎚ 이상, 특히 바람직하게는 500㎚ 이상이고, 바람직하게는 4000㎚ 이하, 보다 바람직하게는 2000㎚ 이하, 더욱 바람직하게는 1500㎚ 이하, 특히 바람직하게는 1000㎚ 이하이다. 절연성 입자의 입경이 상기 하한 이상이면 도전성 입자가 결합제 수지 중에 분산되었을 때, 복수의 도전성 입자에 있어서의 도전층끼리가 접촉하기 어려워진다. 절연성 입자의 입경이 상기 상한 이하이면, 전극 사이의 접속 시에 전극과 도전성 입자 사이의 절연성 입자를 배제하기 위해 압력을 너무 높게 할 필요가 없어지고, 고온으로 가열할 필요도 없어진다.
상기 절연성 입자의 입경은 평균 입경인 것이 바람직하고, 수 평균 입경인 것이 바람직하다. 상기 절연성 입자의 입경은 입도 분포 측정 장치 등을 사용하여 구해진다. 상기 절연성 입자의 입경은 임의의 절연성 입자 50개를 전자 현미경 또는 광학 현미경으로 관찰하고, 평균값을 산출함으로써 구하는 것이 바람직하다. 상기 도전성 입자에 있어서 상기 절연성 입자의 입경을 측정하는 경우에는, 예를 들어 이하와 같이 하여 측정할 수 있다.
도전성 입자를 함유량이 30중량％가 되도록 Kulzer사제 「테크노비트 4000」에 첨가하고, 분산시켜, 도전성 입자 검사용 매립 수지를 제작한다. 그 검사용 매립 수지 중의 분산된 도전성 입자의 중심 부근을 통과하도록 이온 밀링 장치(히타치 하이테크놀러지즈사제 「IM4000」)를 사용하여, 도전성 입자의 단면을 잘라낸다. 그리고 전계 방사형 주사형 전자 현미경(FE-SEM)을 사용하여, 화상 배율 5만배로 설정하고, 50개의 도전성 입자를 무작위로 선택하여 각 도전성 입자의 절연성 입자를 관찰한다. 각 도전성 입자에 있어서의 절연성 입자의 입경을 계측하고, 그들을 산술 평균하여 절연성 입자의 입경으로 한다.
상기 도전성 입자의 입경의, 상기 절연성 입자의 입경에 대한 비(도전성 입자의 입경/절연성 입자의 입경)는 바람직하게는 4 이상, 보다 바람직하게는 8 이상이며, 바람직하게는 200 이하, 보다 바람직하게는 100 이하이다. 상기 비(도전성 입자의 입경/절연성 입자의 입경)가 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 전극 사이를 전기적으로 접속한 경우에 절연 신뢰성 및 도통 신뢰성을 한층 더 효과적으로 높일 수 있다.
연질 자성체부:
상기 도전성 입자는 상기 도전부의 외표면 상에 배치된 연질 자성체부를 구비하는 것이 바람직하다. 상기 도전성 입자가 상기 연질 자성체부를 구비하고 있으면, 상기 도전부의 도전성을 손상시키지 않고 상기 도전성 입자의 잔류 자화를 한층 더 효과적으로 저감시킬 수 있다. 결과로서, 전극 사이의 접속 저항을 한층 더 효과적으로 낮게 할 수 있고, 또한 자성 응집을 한층 더 효과적으로 억제할 수 있다. 또한 본 명세서에 있어서 연질 자성체부란, 외부 자장의 영향하에서는 자화되지만, 외부 자장을 제거하면 빠르게 자력을 상실하는 부분이라고 정의된다. 상기 연질 자성체부는 포화 자화가 0.00A/m을 초과하고, 또한 잔류 자화의 포화 자화에 대한 비(잔류 자화/포화 자화)가 0.3 미만인 것이 바람직하다. 상기 연질 자성체부의 포화 자화 및 상기 비(잔류 자화/포화 자화)는 이하의 수순에 따라서 측정할 수 있다. 상기 연질 자성체부를 구성하는 재료와 동일한 재료를 사용하여 분체 시료를 제작한다. 해당 분체 시료를 도전성 입자의 잔류 자화 및 포화 자화를 측정하는 것과 마찬가지의 수순으로, 진동 시료형 자력계(도에이 가가쿠 산교사제 「PV-300-5」)를 사용하여 측정한다. 얻어진 포화 자화 및 잔류 자화로부터, 상기 연질 자성체부의 포화 자화 및 상기 비(잔류 자화/포화 자화)가 얻어진다.
상기 연질 자성체부는 연질 자성체 입자여도 되고, 연질 자성체층이어도 된다.
전극 사이의 접속 저항을 한층 더 효과적으로 낮게 유지하면서, 자성 응집을 한층 더 효과적으로 억제한다는 관점에서, 상기 도전성 입자는 상기 연질 자성체부를 복수 구비하는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로는, 연질 자성체부가 연질 자성체 입자를 포함하고, 해당 연질 자성체 입자를 복수 포함하는 것이 바람직하다. 다른 구체적인 양태로서는, 상기 도전성 입자가 하나의 연질 자성체부에 의해 도전부의 외표면의 전체가 덮여 있는 것이 아니고, 도전부가 노출되도록 복수의 연질 자성체부가 얼룩 모양으로 존재하고 있는 양태가 바람직하다. 상기 도전성 입자에서는, 복수의 상기 연질 자성체부가 이격되어 상기 도전부의 외표면 상에 배치되어 있는 것이 바람직하다. 이격되어 존재하는 연질 자성체부의 수는 바람직하게는 2 이상, 보다 바람직하게는 3 이상, 더욱 바람직하게는 5 이상, 특히 바람직하게는 10 이상이다. 이격되어 존재하는 연질 자성체부의 수는 도전성 입자의 표면적 등에 따라 적절히 설정할 수 있다.
상기 연질 자성체부는 특별히 한정되지 않는다. 상기 연질 자성체부의 재료로서는, 순철, 규소 철, 퍼멀로이, Fe-Si-Al, 퍼멘듈, 전자 스테인리스, 비정질(철기 비정질 및 코발트기 비정질 등), 나노 결정, 그리고 페라이트(망간아연페라이트, 니켈아연페라이트, 구리아연페라이트, 코발트페라이트, 마그헤마이트 및 마그네타이트 등) 등을 들 수 있다. 상기 연질 자성체부의 재료는 1종만이 사용되어도 되고, 2종 이상이 병용되어도 된다.
상기 연질 자성체부가 입자인 경우에, 상기 연질 자성체부의 입경은 도전성 입자의 입경 및 도전성 입자의 용도 등에 따라 적절히 선택할 수 있다. 상기 연질 자성체부의 입경은 바람직하게는 5㎚ 이상, 보다 바람직하게는 10㎚ 이상이고, 바람직하게는 200㎚ 이하, 보다 바람직하게는 100㎚ 이하이다. 상기 연질 자성체부의 입경이 상기 하한 이상이면 전극 사이의 접속 저항을 한층 더 효과적으로 낮게 할 수 있고, 또한 자성 응집을 한층 더 효과적으로 억제할 수 있다.
상기 연질 자성체부의 입경은 평균 입경인 것이 바람직하고, 수 평균 입경인 것이 바람직하다. 상기 연질 자성체부의 입경은 입도 분포 측정 장치 등을 사용하여 구해진다. 상기 연질 자성체부의 입경은 임의의 연질 자성체부 50개를 전자 현미경 또는 광학 현미경으로 관찰하고, 평균값을 산출함으로써 구하는 것이 바람직하다. 상기 도전성 입자에 있어서, 상기 연질 자성체부의 입경을 측정하는 경우에는 예를 들어 이하와 같이 하여 측정할 수 있다.
도전성 입자를 함유량이 30중량％가 되도록 Kulzer사제 「테크노비트 4000」에 첨가하고, 분산시켜, 도전성 입자 검사용 매립 수지를 제작한다. 그 검사용 매립 수지 중에 분산된 도전성 입자의 중심 부근을 통과하도록 이온 밀링 장치(히타치 하이테크놀러지즈사제 「IM4000」)를 사용하여, 도전성 입자의 단면을 잘라낸다. 그리고 전계 방사형 주사형 전자 현미경(FE-SEM)을 사용하여, 화상 배율 5만배로 설정하고, 50개의 도전성 입자를 무작위로 선택하여 각 도전성 입자의 연질 자성체부를 관찰한다. 각 도전성 입자에 있어서의 연질 자성체부의 입경을 계측하고, 그들을 산술 평균하여 연질 자성체부의 입경으로 한다.
상기 연질 자성체부가 층인 경우에, 상기 연질 자성체부의 두께는 도전성 입자의 입경 및 도전성 입자의 용도 등에 따라 적절히 선택할 수 있다. 상기 연질 자성체부의 두께는 바람직하게는 5㎚ 이상, 보다 바람직하게는 10㎚ 이상이고, 바람직하게는 200㎚ 이하, 보다 바람직하게는 100㎚ 이하이다.
상기 연질 자성체부의 두께는 임의의 도전성 입자 50개를 전자 현미경 또는 광학 현미경으로 관찰하고, 평균값을 산출함으로써 구하는 것이 바람직하다. 상기 도전성 입자에 있어서, 상기 연질 자성체부의 두께를 측정하는 경우에는 예를 들어 이하와 같이 하여 측정할 수 있다.
도전성 입자를 함유량이 30중량％가 되도록 Kulzer사제 「테크노비트 4000」에 첨가하고, 분산시켜, 도전성 입자 검사용 매립 수지를 제작한다. 그 검사용 매립 수지 중에 분산된 도전성 입자의 중심 부근을 통과하도록 이온 밀링 장치(히타치 하이테크놀러지즈사제 「IM4000」)를 사용하여, 도전성 입자의 단면을 잘라낸다. 그리고 전계 방사형 주사형 전자 현미경(FE-SEM)을 사용하여, 화상 배율 5만배로 설정하고, 50개의 도전성 입자를 무작위로 선택하여 각 도전성 입자의 연질 자성체부의 두께를 관찰한다. 각 도전성 입자에 있어서의 연질 자성체부의 두께를 계측하고, 그들을 산술 평균하여 연질 자성체부의 두께로 한다.
자성 응집을 한층 더 효과적으로 억제한다는 관점에서는, 상기 도전부와 상기 연질 자성체부는 이격되어 있는 것이 바람직하다. 상기 도전부와 상기 연질 자성체부의 이격되어 있는 거리는 바람직하게는 10㎚ 이상, 보다 바람직하게는 30㎚ 이상, 더욱 바람직하게는 50㎚ 이상이고, 바람직하게는 800㎚ 이하, 보다 바람직하게는 500㎚ 이하이다. 상기 이격되어 있는 거리가 상기 하한 이상이면, 전극 사이의 접속 저항을 한층 더 효과적으로 낮게 할 수 있고, 또한 자성 응집을 한층 더 효과적으로 억제할 수 있다. 또한, 상기 도전부와 상기 연질 자성체부의 이격되어 있는 거리는 전계 방사형 주사형 전자 현미경(FE-SEM)을 사용하여, 화상 배율 5만배로 설정하고, 50개의 도전성 입자를 무작위로 선택하여 각 도전성 입자의 도전부와 연질 자성체부의 이격되어 있는 거리를 계측하고, 그들을 산술 평균하여 상기 도전부와 상기 연질 자성체부의 이격되어 있는 거리로 한다. 또한, 상기 도전성 입자가 도전부와 연질 자성체부 사이에 배치된 절연부를 구비하는 경우에는, 후술하는 절연부의 두께의 측정 방법에 따라서 측정되는 절연부의 두께를, 상기 도전부와 상기 연질 자성체부의 이격되어 있는 거리로 해도 된다.
상기 도전부의 표면적 전체에서 차지하는 상기 도전부의 표면의 상기 연질 자성체부에 의해 덮여 있는 부분의 면적(연질 자성체부에 의한 피복률)은, 바람직하게는 5％ 이상, 보다 바람직하게는 10％ 이상, 한층 더 바람직하게는 20％ 이상, 더욱 바람직하게는 30％ 이상, 더욱 한층 바람직하게는 40％ 이상, 특히 바람직하게는 45％ 이상, 가장 바람직하게는 50％ 이상이다. 상기 연질 자성체부에 의한 피복률은 80％ 이하여도 된다. 상기 연질 자성체부에 의한 피복률이 상기 하한 이상이면 자성 응집을 한층 더 효과적으로 억제할 수 있다. 전극 사이의 접속 저항을 한층 더 효과적으로 낮게 유지한다는 관점에서는, 상기 연질 자성체부에 의한 피복률은 95％ 이하여도 되고, 90％ 이하여도 되고, 80％ 이하여도 되며, 70％ 이하여도 된다.
상기 연질 자성체부에 의한 피복률은 이하와 같이 하여 구해진다.
도전성 입자를 일방향으로부터 주사형 전자 현미경(SEM)으로 관찰하고, 관찰 화상에 있어서의 도전부의 표면의 외주연(外周緣) 부분의 원내 면적 전체에서 차지하는, 도전부의 표면의 외주연 부분의 원내에 있어서의 연질 자성체부의 합계의 면적으로부터 산출한다. 상기 연질 자성체부에 의한 피복률은 20개의 도전성 입자를 관찰하고, 각 도전성 입자의 측정 결과를 평균한 평균 피복률로서 산출하는 것이 바람직하다.
절연부:
상기 도전성 입자는, 상기 도전부와 상기 연질 자성체부 사이에 배치된 절연부를 구비하는 것이 바람직하다. 상기 도전성 입자에서는, 상기 연질 자성체부가 상기 절연부를 통하여 상기 도전부의 외표면에 배치되어 있는 것이 바람직하다. 상기 연질 자성체부는 상기 도전부와 접촉되어 있지 않는 것이 바람직하다. 상기 절연부는 상기 도전부와 상기 연질 자성체부 사이에 배치되어 있는 것이 바람직하다. 상기 도전성 입자가 상기 바람직한 형태를 충족하면, 전극 사이의 접속 저항을 한층 더 효과적으로 낮게 할 수 있고, 또한 자성 응집을 한층 더 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 상기 절연부는 상술한 절연성 입자와는 다르다. 상기 절연성 입자는 인접하는 전극 사이의 단락을 방지하기 위해 사용되고 있다. 상기 절연부는 상기 연질 자성체부와 상기 도전부의 접촉을 방지하기 위해 사용되고 있다.
상기 절연부는 절연성을 갖는 재료이면 특별히 한정되지 않는다. 상기 절연부로서는 절연성의 수지 등을 들 수 있다. 상기 절연부로서는 상술한 절연성 입자의 재료 등을 들 수 있다.
상기 도전부의 외표면에 상기 연질 자성체부 및 상기 절연부를 배치하는 방법은 특별히 한정되지 않는다. 상기 도전부의 외표면에 상기 연질 자성체부 및 상기 절연부를 배치하는 방법은, 상기 도전부의 표면 상에 상기 절연성 입자를 배치하는 방법을 이용할 수 있다. 구체적으로 상기 도전부의 외표면에 상기 연질 자성체부 및 상기 절연부를 배치하는 방법으로서는, 이하의 방법 등을 들 수 있다. 상기 연질 자성체부의 표면을 상기 절연부에 의해 피복하여 절연부 피복 연질 자성체부를 얻은 후, 해당 절연부 피복 연질 자성체부를 상기 도전부의 외표면에 배치하는 방법(이 경우에, 상기 절연부 피복 연질 자성체부는 타마가와 세이키사제 「FG beads」(등록상표)와 같이, 복수개의 연질 자성체부를 포함한 형태여도 됨). 상기 도전부의 표면을 상기 절연부에 의해 피복하여 절연부 피복 도전성 입자를 얻은 후, 해당 절연부 피복 도전성 입자의 외표면에 상기 연질 자성체부를 배치하는 방법. 상기 절연부를 사용하여 입자를 형성한 후, 해당 입자의 표면 상에 상기 연질 자성체부를 배치시켜 연질 자성체부 부착 입자를 얻은 후, 해당 연질 자성체부 부착 입자를 상기 도전부의 표면의 외표면에 배치하는 방법.
상기 절연부의 두께는 바람직하게는 10㎚ 이상, 보다 바람직하게는 30㎚ 이상, 더욱 바람직하게는 50㎚ 이상이며, 바람직하게는 800㎚ 이하, 보다 바람직하게는 500㎚ 이하이다. 상기 절연부의 두께가 상기 하한 이상이면, 전극 사이의 접속 저항을 한층 더 효과적으로 낮게 할 수 있고, 또한 자성 응집을 한층 더 효과적으로 억제할 수 있다. 또한, 상기 절연부가 입자인 경우에는, 상기 절연부의 두께는 해당 입자의 직경에 상당한다.
상기 절연부의 두께는 임의의 도전성 입자 50개를 전자 현미경 또는 광학 현미경으로 관찰하고, 평균값을 산출함으로써 구하는 것이 바람직하다. 상기 도전성 입자에 있어서 상기 절연부의 두께를 측정하는 경우에는, 예를 들어 이하와 같이 하여 측정할 수 있다.
도전성 입자를 함유량이 30중량％가 되도록 Kulzer사제 「테크노비트 4000」에 첨가하고, 분산시켜, 도전성 입자 검사용 매립 수지를 제작한다. 그 검사용 매립 수지 중에 분산된 도전성 입자의 중심 부근을 통과하도록 이온 밀링 장치(히타치 하이테크놀러지즈사제 「IM4000」)를 사용하여, 도전성 입자의 단면을 잘라낸다. 그리고, 전계 방사형 주사형 전자 현미경(FE-SEM)을 사용하여, 화상 배율 5만배로 설정하고, 50개의 도전성 입자를 무작위로 선택하여 각 도전성 입자의 절연부의 두께를 관찰한다. 각 도전성 입자에 있어서의 절연부의 두께를 계측하고, 그들을 산술 평균하여 절연부의 두께로 한다.
상기 도전부의 외표면에 상기 연질 자성체부 및 상기 절연부를 배치하는 방법으로서, 상기 연질 자성체부의 표면을 상기 절연부에 의해 피복하여 절연부 피복 연질 자성체부를 얻은 후, 해당 절연부 피복 연질 자성체부를 상기 도전부의 외표면에 배치하는 방법이 채용되는 경우에는, 절연부 피복 연질 자성체부는 절연층 피복 연질 자성체 입자인 것이 바람직하다. 상기 절연층 피복 연질 자성체 입자는 연질 자성체 입자의 표면을 절연층에 의해 피복하여 얻어진다. 즉, 상기 절연층 피복 연질 자성체 입자를 도전부의 외표면에 배치하는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 절연층 피복 연질 자성체 입자의 평균 입경은 바람직하게는 25㎚ 이상, 보다 바람직하게는 50㎚ 이상이고, 바람직하게는 800㎚ 이하, 보다 바람직하게는 500㎚ 이하, 더욱 바람직하게는 150㎚ 이하이다. 상기 절연층 피복 연질 자성체 입자의 평균 입경이 상기 하한 이상이면, 도전성 입자가 결합제 수지 중에 분산되었을 때, 복수의 도전성 입자에 있어서의 도전층끼리가 접촉하기 어렵게 되어 얻어지는 접속 구조체의 절연 신뢰성이 향상된다. 상기 절연층 피복 연질 자성체 입자의 평균 입경이 상기 상한 이하이면, 도전성 입자 표면으로부터 탈리되기 어려워 자성 응집을 효과적으로 억제할 수 있다.
또한 절연층 피복 연질 자성체 입자의 평균 입경은, 예를 들어 이하의 수순에 따라서 측정할 수 있다. 도전성 입자를 함유량이 30중량％가 되도록 Kulzer사제 「테크노비트 4000」에 첨가하고, 분산시켜, 도전성 입자 검사용 매립 수지를 제작한다. 그 검사용 매립 수지 중에 분산된 도전성 입자의 중심 부근을 통과하도록 이온 밀링 장치(히타치 하이테크놀러지즈사제 「IM4000」)를 사용하여, 도전성 입자의 단면을 잘라낸다. 그리고, 전계 방사형 주사형 전자 현미경(FE-SEM)을 사용하여, 화상 배율 5만배로 설정하고, 50개의 도전성 입자를 무작위로 선택하여 각 도전성 입자의 도전층의 외표면에 배치되어 있는 절연층 피복 연질 자성체 입자의 입경을 관찰한다. 각 도전성 입자에 있어서의 절연층 피복 연질 자성체 입자의 입경을 계측하고, 그들을 산술 평균하여 절연층 피복 연질 자성체 입자의 평균 입경으로 한다.
(도전 재료)
본 발명에 따른 도전 재료는 상술한 도전성 입자와 결합제 수지를 포함한다. 상기 도전성 입자는 결합제 수지 중에 분산되어 사용되는 것이 바람직하고, 결합제 수지 중에 분산되어 도전 재료로서 사용되는 것이 바람직하다. 상기 도전 재료는 이방성 도전 재료인 것이 바람직하다. 상기 도전 재료는 전극 사이의 전기적인 접속에 사용되는 것이 바람직하다. 상기 도전 재료는 회로 접속용 도전 재료인 것이 바람직하다. 상기 도전 재료에서는 상술한 도전성 입자가 사용되고 있으므로, 전극 사이의 절연 신뢰성 및 도통 신뢰성을 한층 더 높일 수 있다. 상기 도전 재료에서는 상술한 도전성 입자가 사용되고 있으므로, 전극 사이의 접속 저항을 한층 더 효과적으로 낮게 할 수 있고, 또한 자성 응집을 한층 더 효과적으로 억제할 수 있다.
상기 결합제 수지는 특별히 한정되지 않는다. 상기 결합제 수지로서 공지된 절연성의 수지가 사용된다. 상기 결합제 수지는 열가소성 성분(열가소성 화합물) 또는 경화성 성분을 포함하는 것이 바람직하고, 경화성 성분을 포함하는 것이 보다 바람직하다. 상기 경화성 성분으로서는 광경화성 성분 및 열경화성 성분을 들 수 있다. 상기 광경화성 성분은 광경화성 화합물 및 광중합 개시제를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 열경화성 성분은 열경화성 화합물 및 열경화제를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 결합제 수지로서는, 예를 들어 비닐 수지, 열가소성 수지, 경화성 수지, 열가소성 블록 공중합체 및 엘라스토머 등을 들 수 있다. 상기 결합제 수지는 1종만이 사용되어도 되며, 2종 이상이 병용되어도 된다.
상기 비닐 수지로서는 예를 들어 아세트산비닐 수지, 아크릴 수지 및 스티렌 수지 등을 들 수 있다. 상기 열가소성 수지로서는, 예를 들어 폴리올레핀 수지, 에틸렌-아세트산비닐 공중합체 및 폴리아미드 수지 등을 들 수 있다. 상기 경화성 수지로서는, 예를 들어 에폭시 수지, 우레탄 수지, 폴리이미드 수지 및 불포화 폴리에스테르 수지 등을 들 수 있다. 또한, 상기 경화성 수지는 상온 경화형 수지, 열경화형 수지, 광경화형 수지 또는 습기 경화형 수지여도 된다. 상기 경화성 수지는 경화제와 병용되어도 된다. 상기 열가소성 블록 공중합체로서는, 예를 들어 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체, 스티렌-이소프렌-스티렌 블록 공중합체, 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체의 수소 첨가물 및 스티렌-이소프렌-스티렌 블록 공중합체의 수소 첨가물 등을 들 수 있다. 상기 엘라스토머로서는, 예를 들어 스티렌-부타디엔 공중합 고무 및 아크릴로니트릴-스티렌 블록 공중합 고무 등을 들 수 있다.
상기 도전 재료는 상기 도전성 입자 및 상기 결합제 수지 외에, 예를 들어 충전제, 증량제, 연화제, 가소제, 중합 촉매, 경화 촉매, 착색제, 산화 방지제, 열 안정제, 광안정제, 자외선 흡수제, 활제, 대전 방지제 및 난연제 등의 각종 첨가제를 포함하고 있어도 된다.
상기 결합제 수지 중에 상기 도전성 입자를 분산시키는 방법은 종래 공지된 분산 방법을 이용할 수 있으며, 특별히 한정되지는 않는다. 상기 결합제 수지 중에 상기 도전성 입자를 분산시키는 방법으로서는, 예를 들어 이하의 방법 등을 들 수 있다. 상기 결합제 수지 중에 상기 도전성 입자를 첨가한 후, 플라네터리 믹서 등으로 혼련하여 분산시키는 방법. 상기 도전성 입자를 물 또는 유기 용제 중에 호모지나이저 등을 사용하여 균일하게 분산시킨 후, 상기 결합제 수지 중에 첨가하고, 플라네터리 믹서 등으로 혼련하여 분산시키는 방법. 상기 결합제 수지를 물 또는 유기 용제 등으로 희석한 후, 상기 도전성 입자를 첨가하고, 플라네터리 믹서 등으로 혼련하여 분산시키는 방법.
상기 도전 재료의 25℃에서 점도(η25)는 바람직하게는 30Pa·s 이상, 보다 바람직하게는 50Pa·s 이상이고, 바람직하게는 400Pa·s 이하, 보다 바람직하게는 300Pa·s 이하이다. 상기 점도(η25)가 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 전극 사이의 절연 신뢰성을 한층 더 효과적으로 높일 수 있고, 전극 사이의 도통 신뢰성을 한층 더 효과적으로 높일 수 있다. 상기 점도(η25)는 배합 성분의 종류 및 배합량에 의해 적절히 조정할 수 있다.
상기 점도(η25)는 예를 들어 E형 점도계(도키 산교사제 「TVE22L」) 등을 사용하여, 25℃ 및 5rpm의 조건에서 측정할 수 있다.
본 발명에 따른 도전 재료는 도전 페이스트 및 도전 필름 등으로서 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 도전 재료가 도전 필름인 경우에는, 도전성 입자를 포함하는 도전 필름에, 도전성 입자를 포함하지 않는 필름이 적층되어 있어도 된다. 상기 도전 페이스트는 이방성 도전 페이스트인 것이 바람직하다. 상기 도전 필름은 이방성 도전 필름인 것이 바람직하다.
상기 도전 재료 100중량％ 중, 상기 결합제 수지의 함유량은 바람직하게는 10중량％ 이상, 보다 바람직하게는 30중량％ 이상, 더욱 바람직하게는 50중량％ 이상, 특히 바람직하게는 70중량％ 이상이며, 바람직하게는 99.99중량％ 이하, 보다 바람직하게는 99.9중량％ 이하이다. 상기 결합제 수지의 함유량이 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 전극 사이에 도전성 입자가 효율적으로 배치되고, 도전 재료에 의해 접속된 접속 대상 부재의 접속 신뢰성을 한층 더 높일 수 있다.
상기 도전 재료 100중량％ 중, 상기 도전성 입자의 함유량은 바람직하게는 0.01중량％ 이상, 보다 바람직하게는 0.1중량％ 이상이고, 바람직하게는 80중량％ 이하, 보다 바람직하게는 60중량％ 이하, 더욱 바람직하게는 40중량％ 이하, 특히 바람직하게는 20중량％ 이하, 가장 바람직하게는 10중량％ 이하이다. 상기 도전성 입자의 함유량이 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 전극 사이의 도통 신뢰성 및 절연 신뢰성을 한층 더 높일 수 있다. 상기 도전성 입자의 함유량이 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 전극 사이의 접속 저항을 한층 더 효과적으로 낮게 할 수 있고, 또한 자성 응집을 한층 더 효과적으로 억제할 수 있다.
(접속 구조체)
본 발명에 따른 접속 구조체는 제1 전극을 표면에 갖는 제1 접속 대상 부재와, 제2 전극을 표면에 갖는 제2 접속 대상 부재와, 상기 제1 접속 대상 부재와 상기 제2 접속 대상 부재를 접속하고 있는 접속부를 구비한다. 본 발명에 따른 접속 구조체에서는, 상기 접속부의 재료가 상술한 도전성 입자이거나, 또는 상기 도전성 입자와 결합제 수지를 포함하는 도전 재료(상술한 도전 재료)이다. 본 발명에 따른 접속 구조체에서는, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극이 상기 도전성 입자에 있어서의 상기 도전부에 의해 전기적으로 접속되어 있다.
상기 접속 구조체는 상기 제1 접속 대상 부재와 상기 제2 접속 대상 부재 사이에 상기 도전성 입자 또는 상기 도전 재료를 배치하는 공정과, 열압착함으로써 도전 접속하는 공정을 거쳐서 얻을 수 있다. 상기 도전성 입자가 상기 절연성 입자를 갖는 경우에는, 상기 열압착 시에 상기 절연성 입자가 상기 도전성 입자로부터 탈리되는 것이 바람직하다.
도 7은, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 도전성 입자를 사용한 접속 구조체를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 7에 도시한 접속 구조체(81)는 제1 접속 대상 부재(82)와, 제2 접속 대상 부재(83)와, 제1 접속 대상 부재(82) 및 제2 접속 대상 부재(83)를 접속하고 있는 접속부(84)를 구비한다. 접속부(84)는 도전성 입자(1)를 포함하는 도전 재료에 의해 형성되어 있다. 접속부(84)는 도전성 입자(1)를 복수 포함하는 도전 재료를 경화시킴으로써 형성되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 도 7에서 도전성 입자(1)는 도시의 편의상 약도적으로 도시되어 있다. 도전성 입자(1) 대신에 도전성 입자(11, 21, 31, 41 또는 51)를 사용해도 된다.
제1 접속 대상 부재(82)는 표면(상면)에 복수의 제1 전극(82a)을 갖는다. 제2 접속 대상 부재(83)는 표면(하면)에 복수의 제2 전극(83a)을 갖는다. 제1 전극(82a)과 제2 전극(83a)이 하나 또는 복수의 도전성 입자(1)에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 따라서, 제1 접속 대상 부재(82) 및 제2 접속 대상 부재(83)가 도전성 입자(1)에 있어서의 도전부에 의해 전기적으로 접속되어 있다.
상기 접속 구조체의 제조 방법은 특별히 한정되지는 않는다. 접속 구조체의 제조 방법의 일례로서는, 제1 접속 대상 부재와 제2 접속 대상 부재 사이에 상기 도전 재료를 배치하고, 적층체를 얻은 후, 해당 적층체를 가열 및 가압하는 방법 등을 들 수 있다. 상기 열압착의 압력은 바람직하게는 40MPa 이상, 보다 바람직하게는 60MPa 이상이며, 바람직하게는 90MPa 이하, 보다 바람직하게는 70MPa 이하이다. 상기 열압착의 가열 온도는 바람직하게는 80℃ 이상, 보다 바람직하게는 100℃ 이상이고, 바람직하게는 140℃ 이하, 보다 바람직하게는 120℃ 이하이다. 상기 열압착의 압력 및 온도가 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면, 전극 사이의 도통 신뢰성을 한층 더 높일 수 있다. 또한, 상기 도전성 입자가 상기 절연성 입자를 갖는 경우에는, 도전 접속 시에 도전성 입자의 표면으로부터 절연성 입자가 용이하게 탈리될 수 있다.
상기 도전성 입자가 상기 절연성 입자를 갖는 경우에는, 상기 적층체를 가열 및 가압 할 때에 상기 도전성 입자와, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 존재하고 있는 상기 절연성 입자를 배제할 수 있다. 예를 들어, 상기 가열 및 가압 시에는 상기 도전성 입자와, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 존재하고 있는 상기 절연성 입자가 상기 도전성 입자의 표면으로부터 용이하게 탈리된다. 또한, 상기 가열 및 가압 시에는 상기 도전성 입자의 표면으로부터 일부의 상기 절연성 입자가 탈리되어, 상기 도전부의 표면이 부분적으로 노출되는 경우가 있다. 상기 도전부의 표면이 노출된 부분이 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 접촉함으로써, 상기 도전성 입자를 통하여 제1 전극과 제2 전극을 전기적으로 접속할 수 있다.
상기 제1 접속 대상 부재 및 제2 접속 대상 부재는 특별히 한정되지 않는다. 상기 제1 접속 대상 부재 및 제2 접속 대상 부재로서 구체적으로는, 반도체 칩, 반도체 패키지, LED 칩, LED 패키지, 콘덴서 및 다이오드 등의 전자 부품, 그리고 수지 필름, 프린트 기판, 플렉시블 프린트 기판, 플렉시블 플랫 케이블, 리지드 플렉시블 기판, 유리 에폭시 기판 및 유리 기판 등의 회로 기판 등의 전자 부품 등을 들 수 있다. 상기 제1 접속 대상 부재 및 제2 접속 대상 부재는 전자 부품인 것이 바람직하다.
상기 접속 대상 부재에 마련되어 있는 전극으로서는, 금 전극, 니켈 전극, 주석 전극, 알루미늄 전극, 구리 전극, 몰리브덴 전극, 은 전극, SUS 전극 및 텅스텐 전극 등의 금속 전극을 들 수 있다. 상기 접속 대상 부재가 플렉시블 프린트 기판인 경우에는, 상기 전극은 금 전극, 니켈 전극, 주석 전극, 은 전극 또는 구리 전극인 것이 바람직하다. 상기 접속 대상 부재가 유리 기판인 경우에는, 상기 전극은 알루미늄 전극, 구리 전극, 몰리브덴 전극, 은 전극 또는 텅스텐 전극인 것이 바람직하다. 또한, 상기 전극이 알루미늄 전극인 경우에는 알루미늄만으로 형성된 전극이어도 되고, 금속 산화물층의 표면에 알루미늄층이 적층된 전극이어도 된다. 상기 금속 산화물층의 재료로서는, 3가의 금속 원소가 도핑된 산화인듐 및 3가의 금속 원소가 도핑된 산화아연 등을 들 수 있다. 상기 3가의 금속 원소로서는, Sn, Al 및 Ga 등을 들 수 있다.
이하, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 구체적으로 설명한다. 본 발명은 이하의 실시예에만 한정되지는 않는다.
(실시예 1)
(1) 도전성 입자 본체의 제작
입경이 3㎛인 테트라메틸올메탄테트라아크릴레이트와 디비닐벤젠의 공중합 수지에 의해 형성된 기재 입자를 준비하였다. 팔라듐 촉매액을 5중량％ 포함하는 알칼리 용액 100중량부에, 기재 입자 10중량부를 초음파 분산기를 사용하여 분산시킨 후, 용액을 여과함으로써, 기재 입자를 취출하였다. 이어서, 기재 입자를 디메틸아민보란 1중량％ 용액 100중량부에 첨가하여, 기재 입자의 표면을 활성화시켰다. 표면이 활성화된 기재 입자를 충분히 수세한 후, 증류수 500중량부에 첨가하여 분산시킴으로써 분산액을 얻었다. 이어서, 니켈 입자 슬러리(평균 입경 100㎚) 1중량부를 3분간에 걸쳐서 상기 분산액에 첨가하여, 코어 물질이 부착된 기재 입자를 포함하는 현탁액을 얻었다.
또한, 황산니켈 0.35mol/L, 디메틸아민보란 1.38mol/L 및 시트르산나트륨 0.5mol/L을 포함하는 니켈 도금액(pH8.5)을 준비하였다.
얻어진 현탁액을 60℃에서 교반하면서, 상기 니켈 도금액을 현탁액에 서서히 적하하여 무전해 니켈 도금을 행하였다. 그 후, 현탁액을 여과함으로써 입자를 취출하고, 수세하고, 건조함으로써, 기재 입자의 표면에 니켈-보론 도전층(두께0.15㎛)이 형성된 도전성 입자 본체를 얻었다.
(2) 절연층 피복 연질 자성체 입자의 제작
연질 자성체 입자(연질 자성체부)의 표면을 이하와 같이 하여 절연층(절연부)으로 피복하였다.
4구 세퍼러블 커버, 교반 날개, 삼방 코크, 냉각관 및 온도 프로브를 설치한 500mL 세퍼러블 플라스크에, 하기의 중합성 화합물을 포함하는 조성물을 넣은 후, 초음파 조사기를 사용하여 충분히 유화시켰다. 그 후, 200rpm으로 교반하고, 질소 분위기하 50℃에서 5시간 중합을 행하였다. 상기 조성물은 증류수 200중량부와, 직경 30㎚의 산화철 나노 입자(조성: 마그헤마이트 또는 마그네타이트, 시그마 알드리치사제) 5.2중량부와, 2,2'-아조비스{2-[N-(2-카르복시에틸)아미디노]프로판} 0.1중량부를 포함한다. 또한, 상기 조성물은 폴리옥시에틸렌라우릴에테르(가오사제 「에멀겐 106」) 0.1중량부와, 메타크릴산메틸 1.7중량부와, 에틸렌글리콜디메타크릴레이트 0.1중량부를 포함한다. 반응 종료 후, 냉각하고, 원심 분리기로 고액 분리를 2회 행하여, 여분의 중합성 화합물을 세정에 의해 제거하고, 중합성 화합물에 의해 형성된 피복부에 의해, 연질 자성체 입자의 표면의 전체가 덮인 절연층 피복 연질 자성체 입자(입경 50㎚)를 얻었다.
이하, 얻어진 절연층 피복 연질 자성체 입자를 입자 (A)라고 기재하는 경우가 있다.
(3) 도전성 입자(절연층 피복 연질 자성체 입자 부착 도전성 입자)의 제작
얻어진 입자 (A)를 초음파 조사하에서 증류수에 분산시켜, 입자 (A)의 10중량％ 수분산액을 얻었다. 얻어진 도전부를 표면에 갖는 기재 입자(도전성 입자 본체) 10중량부를 증류수 100중량부에 분산시켜, 입자 (A)의 10중량％ 수분산액 1중량부를 첨가하고, 실온에서 8시간 교반하였다. 5㎛의 메쉬 필터로 여과한 후, 추가로 메탄올로 세정, 건조하여, 도전성 입자 본체에 입자 (A)가 부착된 도전성 입자를 얻었다.
(4) 도전 재료(이방성 도전 페이스트)의 제작
얻어진 도전성 입자 7중량부와, 비스페놀 A형 페녹시 수지 25중량부와, 플루오렌형 에폭시 수지 4중량부와, 페놀노볼락형 에폭시 수지 30중량부와, SI-60L(산신 가가쿠 고교사제)을 배합하여, 3분간 탈포 및 교반함으로써 도전 재료(이방성 도전 페이스트)를 얻었다.
(5) 접속 구조체의 제작
L/S가 10㎛/10㎛인 IZO 전극 패턴(제1 전극, 전극 표면의 금속의 비커스 경도 100Hv)이 상면에 형성된 투명 유리 기판을 준비하였다. 또한, L/S가 10㎛/10㎛인 Au 전극 패턴(제2 전극, 전극 표면의 금속의 비커스 경도 50Hv)이 하면에 형성된 반도체 칩을 준비하였다.
상기 투명 유리 기판 상에, 얻어진 이방성 도전 페이스트를 두께 30㎛가 되도록 도공하고, 이방성 도전 페이스트층을 형성하였다. 이어서, 이방성 도전 페이스트층 상에 상기 반도체 칩을 전극끼리가 대향하도록 적층하였다. 그 후, 이방성 도전 페이스트층의 온도가 100℃가 되도록 헤드의 온도를 조정하면서, 반도체 칩의 상면에 가압 가열 헤드를 얹고, 60MPa의 압력을 가하여 이방성 도전 페이스트층을 100℃로 경화시켜 접속 구조체를 얻었다.
(실시예 2 내지 7, 10 내지 12 및 비교예 3, 4)
연질 자성체부의 종류, 연질 자성체부에 의한 피복률, 절연부의 두께, 연질 자성체 입자의 표면을 절연층으로 피복할 때의 메타크릴산메틸의 첨가량 및 입자 (A)의 평균 입경을 하기의 표 1에 나타낸 바와 같이 설정한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 도전성 입자, 도전 재료 및 접속 구조체를 얻었다.
또한, 실시예 10에서는 산화철 나노 입자 대신에, 해머 밀·볼 밀의 건식 분쇄 장치로 성형한 평균 입경 30㎚의 퍼멀로이 입자를 사용하였다. 또한, 실시예 12에서는 퍼멘듈 분체(다이도 도쿠슈코사제)를 해머 밀·볼 밀의 건식 분쇄 장치로 성형한 평균 입경 30㎚의 퍼멘듈 입자를 사용하였다. 또한, 비교예 4에서는 평균 입경 30㎚의 니켈 슬러리를 사용하였다. 또한, 실시예 2 내지 7, 10 내지 12 및 비교예 3, 4의 연질 자성체부에 의한 피복률은, 절연층 피복 연질 자성체 입자 부착 도전성 입자의 제작 시에 입자 (A)의 10중량％ 수분산액의 첨가량을 변화시킴으로써 조정하였다.
(실시예 8)
(1) 도전성 입자 본체의 제작
실시예 1과 마찬가지로 하여, 도전성 입자 본체를 제작하였다.
(2) 절연부 피복 도전성 입자의 제작
도전성 입자 본체의 표면을 이하와 같이 하여 절연층(절연부)으로 피복하였다.
4구 세퍼러블 커버, 교반 날개, 삼방 코크, 냉각관 및 온도 프로브를 설치한 500mL 세퍼러블 플라스크에, 하기의 중합성 화합물을 포함하는 조성물을 넣은 후, 초음파 조사기를 사용하여 충분히 유화시켰다. 그 후, 200rpm으로 교반하고, 질소 분위기하 50℃에서 5시간 중합을 행하였다. 상기 조성물은 증류수 200중량부와, 얻어진 도전성 입자 본체 20중량부와, 2,2'-아조비스{2-[N-(2-카르복시에틸)아미디노]프로판} 0.01중량부를 포함한다. 또한, 상기 조성물은 폴리옥시에틸렌라우릴에테르(가오사제 「에멀겐 106」) 0.1중량부와, 메타크릴산메틸 0.1중량부와, 에틸렌글리콜디메타크릴레이트 0.1중량부를 포함한다. 반응 종료 후 냉각하고, 원심 분리기로 고액 분리를 2회 행하여, 여분의 중합성 화합물을 세정에 의해 제거하고, 중합성 화합물에 의해 형성된 피복부에 의해, 도전성 입자 본체의 표면의 전체가 덮인 절연부 피복 도전성 입자(절연층의 두께 50㎚)를 얻었다.
(3) 도전성 입자(절연층 및 연질 자성체 입자를 구비하는 도전성 입자)의 제작
절연부 피복 도전성 입자에 있어서의 절연층의 표면을 이하와 같이 하여 연질 자성체 입자(연질 자성체부)로 피복하였다.
직경 30㎚의 산화철 나노 입자(조성: 마그헤마이트 또는 마그네타이트, 시그마 알드리치사제)를 초음파 조사하에서 증류수에 분산시켜, 10중량％ 수분산액을 얻었다. 얻어진 절연부 피복 도전성 입자 10중량부를 증류수 100중량부에 분산시키고, 산화철 나노 입자의 10중량％ 수분산액 1중량부를 첨가하고, 실온에서 8시간 교반하였다. 5㎛의 메쉬 필터로 여과한 후, 추가로 메탄올로 세정, 건조하여, 절연부 피복 도전성 입자에 산화철 나노 입자가 부착된 도전성 입자(절연층 및 연질 자성체 입자를 구비하는 도전성 입자)를 얻었다.
(4) 도전 재료(이방성 도전 페이스트)의 제작
얻어진 도전성 입자를 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 도전 재료를 얻었다.
(5) 접속 구조체의 제작
얻어진 도전 재료를 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 접속 구조체를 얻었다.
(실시예 9)
(1) 도전성 입자 본체의 제작
실시예 1과 마찬가지로 하여 도전성 입자 본체를 제작하였다.
(2) 연질 자성체 입자 피복 절연성 입자의 제작
이하와 같이 하여 절연성 입자를 형성하였다.
4구 세퍼러블 커버, 교반 날개, 삼방 코크, 냉각관 및 온도 프로브를 설치한 500mL 세퍼러블 플라스크에, 하기의 중합성 화합물을 포함하는 조성물을 넣은 후, 200rpm으로 교반하고, 질소 분위기하 50℃에서 5시간 중합을 행하였다. 상기 조성물은 증류수 200중량부와, 애시드포스포옥시폴리옥시에틸렌글리콜메타크릴레이트 0.2중량부와, 2,2'-아조비스{2-[N-(2-카르복시에틸)아미디노]프로판} 0.2중량부와, 메타크릴산메틸 20중량부와, 에틸렌글리콜디메타크릴레이트 1중량부를 포함한다. 반응 종료 후 냉각하고, 원심 분리기로 고액 분리를 2회 행하여, 여분의 중합성 화합물을 세정에 의해 제거하여 절연성 입자(입경 300㎚)를 얻었다.
얻어진 절연성 입자의 표면을 이하와 같이 하여 연질 자성체 입자(연질 자성체부)로 피복하였다.
직경 30㎚의 산화철 나노 입자(조성: 마그헤마이트 또는 마그네타이트, 시그마 알드리치사제)를 초음파 조사하에서 증류수에 분산시켜, 10중량％ 수분산액을 얻었다. 얻어진 절연성 입자 10중량부를 증류수 100중량부에 분산시키고, 산화철 나노 입자의 10중량％ 수분산액 1중량부를 첨가하고, 실온에서 8시간 교반하였다. 5㎛의 메쉬 필터로 여과한 후, 추가로 메탄올로 세정, 건조하여, 절연성 입자에 산화철 나노 입자가 부착된 연질 자성체 입자 피복 절연성 입자를 얻었다.
(3) 도전성 입자(연질 자성체 입자 피복 절연성 입자 부착 도전성 입자)의 제작
도전성 입자 본체의 표면을 이하와 같이 하여 연질 자성체 입자 피복 절연성 입자로 피복하였다.
얻어진 연질 자성체 입자 피복 절연성 입자를 초음파 조사하에서 증류수에 분산시켜, 10중량％ 수분산액을 얻었다. 도전성 입자 본체 10중량부를 증류수 100중량부에 분산시키고, 연질 자성체 입자 피복 절연성 입자의 10중량％ 수분산액 1중량부를 첨가하고, 실온에서 8시간 교반하였다. 5㎛의 메쉬 필터로 여과한 후, 추가로 메탄올로 세정, 건조하여, 도전성 입자 본체에 연질 자성체 입자 피복 절연성 입자가 부착된 도전성 입자(연질 자성체 입자 피복 절연성 입자 부착 도전성 입자)를 얻었다.
(4) 도전 재료(이방성 도전 페이스트)의 제작
얻어진 도전성 입자를 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 도전 재료를 얻었다.
(5) 접속 구조체의 제작
얻어진 도전 재료를 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 접속 구조체를 얻었다.
(비교예 1)
실시예 1의 도전성 입자 본체를 도전성 입자로서 준비하였다. 이 도전성 입자를 사용한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 도전 재료 및 접속 구조체를 얻었다.
(비교예 2)
(1) 도전성 입자 본체의 제작
실시예 1과 마찬가지로 하여 도전성 입자 본체를 제작하였다.
(2) 도전성 입자(연질 자성체 입자 피복 도전성 입자의 제작)
도전성 입자 본체의 표면을 이하와 같이 하여 연질 자성체 입자로 피복하였다.
직경 30㎚의 산화철 나노 입자(조성: 마그헤마이트 또는 마그네타이트, 시그마 알드리치사제)를 초음파 조사하에서 증류수에 분산시켜, 10중량％ 수분산액을 얻었다. 도전성 입자 본체 10중량부를 증류수 100중량부에 분산시키고, 산화철 나노 입자의 10중량％ 수분산액 1중량부를 첨가하고, 실온에서 8시간 교반하였다. 5㎛의 메쉬 필터로 여과한 후, 추가로 메탄올로 세정, 건조하여, 도전성 입자 본체에 산화철 나노 입자가 부착된 연질 자성체 입자 피복 도전성 입자를 얻었다.
(3) 도전 재료(이방성 도전 페이스트)의 제작
얻어진 도전성 입자를 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 도전 재료를 얻었다.
(4) 접속 구조체의 제작
얻어진 도전 재료를 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 접속 구조체를 얻었다.
(평가)
(1) 도전성 입자의 잔류 자화 및 포화 자화
니켈 분말을 봉입한 캡슐을 장치의 교정 시료로서 사용하여, 진동 시료형 자력계(도에이 가가쿠 산교사제 「PV-300-5」)의 교정을 행하였다. 얻어진 도전성 입자를 캡슐에 칭량하고, 샘플 홀더에 설치하였다. 해당 샘플 홀더를 자력계 본체에 설치하고, 온도 20℃(정온), 최대 인가 자계 20kOe, 속도 3분/loop의 조건하에서의 측정에 의해 자화 곡선을 얻었다. 얻어진 자화 곡선으로부터, 도전성 입자의 잔류 자화 및 포화 자화를 구하였다.
또한 측정 결과로부터, 잔류 자화의 포화 자화에 대한 비(잔류 자화/포화 자화)를 산출하였다.
(2) 연질 자성체부에 의한 피복률
얻어진 도전성 입자의 도전부의 표면적 전체에서 차지하는 도전부의 표면의 연질 자성체부에 의해 덮여 있는 부분의 면적(연질 자성체부에 의한 피복률)을 측정하였다.
연질 자성체부에 의한 피복률을 이하와 같이 하여 구하였다.
얻어진 도전성 입자를 일방향으로부터 주사형 전자 현미경(SEM)으로 관찰하고, 관찰 화상에 있어서의 도전부의 표면의 외주연 부분의 원내의 면적 전체에서 차지하는, 도전부의 표면의 외주연 부분의 원내에 있어서의 연질 자성체부의 합계의 면적으로부터 산출하였다. 연질 자성체부의 피복률은 20개의 도전성 입자를 관찰하고, 각 도전성 입자의 측정 결과를 평균한 평균 피복률로서 산출하였다.
(3) 절연부의 두께
얻어진 도전성 입자의 절연부의 두께를 이하와 같이 하여 측정하였다.
얻어진 도전성 입자를 함유량이 30중량％가 되도록 Kulzer사제 「테크노비트 4000」에 첨가하고, 분산시켜, 도전성 입자 검사용 매립 수지를 제작하였다. 그 검사용 매립 수지 중에 분산된 도전성 입자의 중심 부근을 통과하도록 이온 밀링 장치(히타치 하이테크놀러지즈사제 「IM4000」)를 사용하여, 도전성 입자의 단면을 잘라냈다. 그리고, 전계 방사형 주사형 전자 현미경(FE-SEM)을 사용하여 화상 배율 5만배로 설정하고, 50개의 도전성 입자를 무작위로 선택하여 각 도전성 입자의 절연부의 두께를 관찰하였다. 각 도전성 입자에 있어서의 절연부의 두께를 계측하고, 그들을 산술 평균하여 절연부의 두께로 하였다.
(4) 도전성 입자의 자성 응집
얻어진 도전 재료를 관찰하여, 도전성 입자의 자성 응집이 발생하고 있는지 여부를 확인하였다. 도전성 입자의 자성 응집을 하기의 조건에서 판정하였다.
[도전성 입자의 자성 응집의 판정 기준]
○○: 도전성 입자의 자성 응집이 발생하지 않았다
○: 도전성 입자의 자성 응집이 약간 발생하고 있지만 억제 효과가 보였다
×: 도전성 입자의 자성 응집이 발생하였다
(5) 접속 저항(상하의 전극 사이)
얻어진 20개의 접속 구조체의 상하의 전극 사이의 접속 저항을 각각 4 단자법에 의해 측정하였다. 또한, 전압=전류×저항의 관계로부터, 일정한 전류를 흘렸을 때의 전압을 측정함으로써 접속 저항을 구할 수 있다. 접속 저항을 하기의 기준으로 판정하였다.
[접속 저항의 판정 기준]
○○○: 접속 저항이 1.5Ω 이하
○○: 접속 저항이 1.5Ω 초과 2.0Ω 이하
○: 접속 저항이 2.0Ω 초과 5.0Ω 이하
△: 접속 저항이 5.0Ω 초과 10Ω 이하
×: 접속 저항이 10Ω 초과
(6) 절연 신뢰성(횡방향으로 인접하는 전극 사이)
상기 (5) 도통 신뢰성의 평가에서 얻어진 20개의 접속 구조체에 있어서, 인접하는 전극 사이의 누설의 유무를 테스터로 저항값을 측정함으로써 평가하였다. 절연 신뢰성을 하기의 기준으로 평가하였다.
[절연 신뢰성의 판정 기준]
○○○: 저항값이 108Ω 이상인 접속 구조체의 개수가 20개
○○: 저항값이 108Ω 이상인 접속 구조체의 개수가 18개 이상 20개 미만
○: 저항값이 108Ω 이상인 접속 구조체의 개수가 15개 이상 18개 미만
△: 저항값이 108Ω 이상인 접속 구조체의 개수가 10개 이상 15개 미만
×: 저항값이 108Ω 이상인 접속 구조체의 개수가 10개 미만
상세 및 결과를 하기의 표 1, 2에 나타낸다.
실시예 1 내지 12에서 얻어진 도전성 입자는, 비교예 1 내지 4에서 얻어진 도전성 입자보다도 도전성 입자의 자성 응집이 억제되고 있었다.
또한, 실시예 1 내지 7, 10 내지 12에서 얻어진 도전성 입자는, 실시예 8에서 얻어진 도전성 입자보다도 낮은 접속 저항을 나타내었다. 이것은 실시예 8에서 얻어진 도전성 입자에서는, 도전성 입자 본체의 표면의 전체가 절연부로 피복되어 있기 때문에 도전층의 노출이 적었던 데 비하여, 실시예 1 내지 7, 10 내지 12에서 얻어진 도전성 입자에서는, 절연층 피복 연질 자성체 입자에 의해 피복되어 있기 때문에 도전층의 노출이 많았기 때문이라고 생각된다.
또한, 실시예 1 내지 7, 10 내지 12에서 얻어진 도전성 입자는, 실시예 9에서 얻어진 도전성 입자보다도 낮은 접속 저항을 나타내었다. 이것은 실시예 9의 도전성 입자에서는, 평균 입경 300㎚의 절연성 입자에 평균 입경 30㎚의 산화철 나노 입자가 부착된 연질 자성체 입자 피복 절연성 입자의 평균 입경이 큰(300㎚를 초과한 평균 입경) 데 비하여, 실시예 1 내지 7, 10 내지 12의 도전성 입자에서는, 절연층 피복 연질 자성체 입자의 평균 입경이 작기(50㎚ 내지 130㎚의 평균 입경) 때문이라고 생각된다. 이 때문에, 접속 구조체의 제작 시의 열압착 시에, 실시예 9의 도전성 입자에서는 절연성 입자가 도전성 입자 표면으로부터 탈리되기 어려운 데 비하여, 실시예 1 내지 7, 10 내지 12의 도전성 입자에서는, 절연층 피복 연질 자성체 입자가 도전성 입자 표면으로부터 용이하게 탈리되었기 때문이라고 생각된다.
1: 도전성 입자
2: 기재 입자
3: 도전부
11: 도전성 입자
12: 연질 자성체부
13: 절연성 입자
21: 도전성 입자
22: 절연부
31: 도전성 입자
32: 절연부
41: 도전성 입자
42: 절연부
51: 도전성 입자
52: 절연부
61: 도전부
62: 코어 물질
63: 돌기
81: 접속 구조체
82: 제1 접속 대상 부재
82a: 제1 전극
83: 제2 접속 대상 부재
83a: 제2 전극
84: 접속부
2: 기재 입자
3: 도전부
11: 도전성 입자
12: 연질 자성체부
13: 절연성 입자
21: 도전성 입자
22: 절연부
31: 도전성 입자
32: 절연부
41: 도전성 입자
42: 절연부
51: 도전성 입자
52: 절연부
61: 도전부
62: 코어 물질
63: 돌기
81: 접속 구조체
82: 제1 접속 대상 부재
82a: 제1 전극
83: 제2 접속 대상 부재
83a: 제2 전극
84: 접속부
Claims (11)
- 기재 입자와, 상기 기재 입자의 표면 상에 배치된 도전부를 구비하고,
도전성 입자의 잔류 자화의 도전성 입자의 포화 자화에 대한 비가 0.6 이하이고,
도전성 입자의 상기 잔류 자화가 0.01A/m 이하인, 도전성 입자. - 제1항에 있어서, 상기 도전부의 외표면 상에 배치된 연질 자성체부를 구비하는, 도전성 입자.
- 제2항에 있어서, 상기 도전부와 상기 연질 자성체부 사이에 배치된 절연부를 구비하고,
상기 연질 자성체부가 상기 절연부를 통하여 상기 도전부의 외표면 상에 배치되어 있는, 도전성 입자. - 제3항에 있어서, 상기 도전부와 상기 연질 자성체부의 이격되어 있는 거리가 10㎚ 이상 500㎚ 이하인, 도전성 입자.
- 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연질 자성체부를 복수 구비하고,
복수의 상기 연질 자성체부가 이격되어 상기 도전부의 외표면 상에 배치되어 있는, 도전성 입자. - 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도전부의 표면적 전체에서 차지하는 상기 도전부의 표면의 상기 연질 자성체부에 의해 덮여 있는 부분의 면적이 30％ 이상인, 도전성 입자.
- 제6항에 있어서, 상기 도전부의 표면적 전체에서 차지하는 상기 도전부의 표면의 상기 연질 자성체부에 의해 덮여 있는 부분의 면적이 40％ 이상인, 도전성 입자.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도전부의 외표면 상에 배치된 복수의 절연성 입자를 구비하는, 도전성 입자.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 도전성 입자와 결합제 수지를 포함하는, 도전 재료.
- 제1 전극을 표면에 갖는 제1 접속 대상 부재와,
제2 전극을 표면에 갖는 제2 접속 대상 부재와,
상기 제1 접속 대상 부재와 상기 제2 접속 대상 부재를 접속하고 있는 접속부를 구비하고,
상기 접속부의 재료가, 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 도전성 입자이거나, 또는 상기 도전성 입자와 결합제 수지를 포함하는 도전 재료이며,
상기 제1 전극과 상기 제2 전극이 상기 도전성 입자에 있어서의 상기 도전부에 의해 전기적으로 접속되어 있는, 접속 구조체. - 삭제
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